蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員正在揭示當細胞超過正常大小并衰老時會發(fā)生什么。新發(fā)現(xiàn)可能有助于優(yōu)化癌癥治療。
生長是一個基本的生物過程，也是生物體發(fā)育和繁殖的先決條件。細胞生長(即新生物量的產(chǎn)生)和細胞分裂的過程必須相互協(xié)調(diào)。
在人類等多細胞生物中，細胞的生長還必須與其環(huán)境相協(xié)調(diào)，以便細胞以正確的數(shù)量和大小存在，以形成功能性組織或器官。因此，細胞生長受到嚴格調(diào)控，并且僅在存在某些生長信號時才會發(fā)生。
但癌細胞不同。它們不受控制地生長，一遍又一遍地分裂，并且對來自環(huán)境的停止信號沒有反應。
優(yōu)點也可能是缺點
現(xiàn)在發(fā)表在《分子細胞》雜志上的幾項研究表明，不受控制的生長不僅是癌細胞的優(yōu)勢，也是弱點。
其中一項研究由蘇黎世聯(lián)邦理工學院生物化學研究所的GabrielNeurohr教授領(lǐng)導。多年來，他和他的團隊一直在研究細胞生長如何影響細胞功能。他們還在研究當細胞超過正常大小并進入研究人員所說的衰老狀態(tài)時會發(fā)生什么。在這種狀態(tài)下，細胞異常大并且失去分裂能力。盡管如此，它們?nèi)匀缓芑钴S并且可以影響它們的環(huán)境，例如通過釋放信使物質(zhì)。
衰老細胞存在于正常組織中，在衰老過程中發(fā)揮著重要作用。然而，化學物質(zhì)也可以誘導衰老，并且由于它會導致分裂能力的喪失，因此這是某些癌癥治療的目標。
DNA修復的崩潰
Neurohr的同事SandhyaManohar現(xiàn)在正在研究過大的尺寸是否會影響衰老細胞的細胞功能。在她的研究中，她用抑制生長和分裂的物質(zhì)處理非癌細胞系和乳腺癌細胞系。
當她在細胞培養(yǎng)物中僅使用分裂抑制物質(zhì)時，細胞確實不再能夠分裂，但它們繼續(xù)生長并進入衰老狀態(tài)。結(jié)果，他們永久失去了分裂的能力。即使在馬諾哈爾停止使用分裂抑制劑后，這種效應仍然持續(xù)存在。
喪失分裂能力的一個重要原因是增大的細胞無法再修復其遺傳物質(zhì)的損傷，例如雙鏈DNA斷裂。當細胞在細胞分裂之前復制其遺傳物質(zhì)時，這種斷裂總是自發(fā)發(fā)生的。
此外，這些細胞無法正確激活關(guān)鍵信號通路(p53-p21)，這對于協(xié)調(diào)DNA斷裂反應至關(guān)重要。結(jié)果，損壞沒有得到足夠有效的修復。對于增大的細胞來說，這意味著在分裂過程中會積累大量不可修復的DNA斷裂，直至不再可能進行分裂。
聯(lián)合治療會產(chǎn)生反作用嗎?
然而，當研究人員同時用分裂抑制和生長抑制物質(zhì)處理細胞時，在停止使用這兩種物質(zhì)后，細胞能夠再次正常分裂和繁殖。“在癌癥治療中，這正是你不想要的，”Neurohr說。
生長和分裂抑制劑已被用于癌癥治療。“根據(jù)我們對細胞培養(yǎng)物的觀察，我們預計同時使用分裂抑制劑和生長抑制劑治療腫瘤時，復發(fā)率會增加。首先使用分裂抑制劑，然后使用進一步損害腫瘤細胞的藥物會更有意義。細胞的DNA使分裂完全不可能，”Neurohr解釋道。
需要進行臨床測試來確認結(jié)果
到目前為止，蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員僅在細胞培養(yǎng)物上測試了他們的新發(fā)現(xiàn)。由于生長和分裂都強烈依賴于細胞環(huán)境，因此該團隊無法將這些結(jié)果直接轉(zhuǎn)移到臨床環(huán)境中。因此，首先需要用類器官或組織樣本進行試驗，以更好地測試潛在的治療方法。調(diào)查分裂抑制劑和其他藥物的各種組合的臨床研究也在進行中。
Neurohr領(lǐng)導下的ETH研究人員提出的想法得到了其他三個國際研究團隊研究的支持，這些研究也發(fā)表在同一期《分子細胞》雜志上。
這些研究表明，生長過度活躍的癌細胞對分裂抑制劑的治療敏感。由于這些物質(zhì)已被用于治療某些類型的乳腺癌，因此新發(fā)現(xiàn)可能會對癌癥治療產(chǎn)生長期影響。
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