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在癌症治療和再生醫學的福音中,科學家們發現,腫瘤細胞用來在體內遷移的一種技巧可以使正常的成年細胞恢復為類似幹細胞的細胞。
麻省理工學院懷特黑德生物醫學研究所的生物學家,發表在《細胞》雜誌上的一項研究的合著者羅伯特·溫伯格說,大量這種恢復的細胞可以用於治療從脊髓損傷到肝損傷的任何疾病,而沒有組織排斥的風險。更多地瞭解癌細胞如何在體內移動,也為科學家們提供了新的見解,可以阻止疾病的擴散。
該過程的關鍵是對體內兩種主要細胞型別:上皮細胞(構成皮膚和大多數內臟器官的細胞)和間充質細胞(構成結締組織的細胞)的發育變化的更好理解。這兩個細胞類別的關鍵區別在於,上皮細胞彼此粘附非常緊密,形成片狀層,而間充質細胞僅鬆散結合,可以在體內遷移。在發育中的胚胎中,最初的一組上皮細胞經歷一個稱為“上皮到間充質轉化”(EMT)的轉變,以形成骨骼、血液和軟骨以及心臟。
同樣,一些癌細胞可以執行臨時的EMT轉化為可移動的間充質形式。這種轉化提高了細胞的腫瘤形成能力,將形成癌所需的腫瘤細胞數量從一百萬個減少到僅10,000個,研究人員說。
“人類80%以上的癌症發生在上皮細胞中,”該研究的合著者森杜拉伊·馬尼說,他是德克薩斯大學M.D.安德森癌症中心休斯頓分校的分子病理學助理教授,也是溫伯格實驗室的前博士後。溫伯格實驗室之前的研究表明,在腫瘤在身體的某一部分形成後,一些癌細胞會發生EMT,馬尼解釋說。現在是間充質細胞的細胞可以移動到遠處,最終在那裡恢復到它們的上皮狀態,並聚整合一個繼發性腫瘤。
透過對人類乳腺組織的研究,這項新研究的作者試圖在正常細胞中誘導EMT;他們認為他們只會得到成纖維細胞,這是一種在傷口癒合中很重要的結締組織。然而,當他們仔細觀察時,他們注意到轉化後的細胞具有幹細胞常見的表面蛋白。在實驗室中培養,改變後的細胞表現出分化為(或變成)在乳腺組織中發現的兩種離散細胞的能力。而且,轉化後的細胞被證明與來自小鼠和人類的實際幹細胞非常相似。
“我們正在做的是誘導去分化,”馬尼說。他指出,目前尚不清楚這些細胞在走向不成熟的道路上可以走多遠——以及隨之而來的,成為體內任何組織的能力。“我們驚訝地發現,EMT和幹細胞可能是相關的;我們表明,是的,它們非常密切相關。”
馬尼說,科學家們接下來可能會採取兩條道路:該團隊可以確定如何首先阻止癌細胞發生這種轉變。其次——他們已經在追求的道路——他們可以評估這些轉化後的成年細胞作為幹細胞替代品的價值,用於再生醫學。
就再生療法的前景而言,該團隊將嘗試透過在小鼠的乳腺上皮細胞中誘導EMT來確定這些細胞有多像幹細胞,以觀察它們是否可以在實驗室中生長出一個乳房。如果他們成功了,他們可以合理地確信,可以從患者身上提取上皮細胞,並用於再生該患者體內受損的組織。