用于分割染色體的3-D細(xì)胞環(huán)境關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)可以解釋癌癥的標(biāo)志
對(duì)于某些細(xì)胞,背景就是一切?;羧A德休斯醫(yī)學(xué)研究所調(diào)查員Angelika Amon及其同事發(fā)現(xiàn),細(xì)胞從其原生環(huán)境中拔出,無法正確分割染色體。
2018年8月23日在Cell雜志中描述的意外發(fā)現(xiàn)可能對(duì)試圖在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)人體組織的科學(xué)家產(chǎn)生重大影響。這些結(jié)果也可能有助于解釋為什么染色體錯(cuò)誤在癌細(xì)胞中猖獗 - 癌癥生物學(xué)中一個(gè)懸而未決的問題。Amon說,腫瘤可以改變細(xì)胞外部環(huán)境的結(jié)構(gòu)。她的團(tuán)隊(duì)的工作表明,這些變化可能足以掩蓋染色體分裂。
科學(xué)家經(jīng)常在塑料盤子上生成平坦的細(xì)胞。以這種方式生長(zhǎng)的肝細(xì)胞在細(xì)胞分裂期間分裂它們的染色體是非常糟糕的。相反平分染色體兩者之間的子代細(xì)胞,肝細(xì)胞有時(shí)會(huì)離開染色體落后。
麻省理工學(xué)院的細(xì)胞生物學(xué)家Amon說,這種錯(cuò)誤可能會(huì)破壞細(xì)胞的遺傳物質(zhì)錯(cuò)誤,這些錯(cuò)誤可能會(huì)使實(shí)驗(yàn)室中的肝臟生長(zhǎng)受到挑戰(zhàn)。“增長(zhǎng)的肝臟是再生醫(yī)學(xué)的圣杯,”她說。也許沒有人能夠做到這一點(diǎn),因?yàn)樵诒P子中生長(zhǎng)的肝細(xì)胞“變得如此混亂,以至于它們不再起作用,”她補(bǔ)充道。新結(jié)果暗示可能有更好的方法。
與現(xiàn)在在懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所的細(xì)胞生物學(xué)家Kristin Knouse及其同事一起,Amon將在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的肝細(xì)胞中的細(xì)胞分裂與用小鼠分裂的肝細(xì)胞的細(xì)胞分裂進(jìn)行了比較。
正如所料,染色體錯(cuò)誤堆積在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的小鼠肝細(xì)胞中。但是,當(dāng)研究人員觀察小鼠肝臟內(nèi)生長(zhǎng)的細(xì)胞時(shí),某些染色體分離缺陷并未發(fā)生。“我們對(duì)后見之明成為該領(lǐng)域的重要文物感到好奇,”阿蒙說。
這適用于其他細(xì)胞類型。研究人員發(fā)現(xiàn),來自小鼠乳腺和皮膚的細(xì)胞在染色體分裂方面表現(xiàn)出相似的差異,這取決于它們的環(huán)境。這些結(jié)果表明,組織賦予的外力有助于引導(dǎo)每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的染色體。這種組織范圍的控制“模糊了細(xì)胞結(jié)束和另一個(gè)細(xì)胞開始的過渡,”Amon說。
Knouse說,外部環(huán)境控制細(xì)胞固有的東西,就像染色體分離一樣,這似乎很奇怪。但是,在體內(nèi),某些類型的細(xì)胞屬于較大的結(jié)構(gòu)。“在任何時(shí)候,這些細(xì)胞都不會(huì)自由掙脫并單獨(dú)起作用,因?yàn)檫@樣做會(huì)破壞組織的結(jié)構(gòu)和功能,”她說。Knouse補(bǔ)充說,作為一種權(quán)衡,也許這些細(xì)胞已經(jīng)變得依賴于更大的組織來實(shí)現(xiàn)它們的一些內(nèi)在功能。
研究人員還不知道外部環(huán)境究竟如何影響細(xì)胞的染色體分裂,盡管它們有一些提示。稱為整合素的分子可能通過間接改善染色體與有絲分裂紡錘體的附著而發(fā)揮作用,有絲分裂紡錘體是將細(xì)胞中的染色體分開的裝置。
結(jié)果可以幫助科學(xué)家理解為什么癌細(xì)胞通常具有異常的染色體數(shù)目。研究人員說,腫瘤可以改變它們形成的組織的結(jié)構(gòu),這種變化可能會(huì)刺激染色體問題。“然后,一旦你開始獲得和丟失整個(gè)染色體,你就會(huì)變得更加遺傳,”阿蒙說。這種不穩(wěn)定性會(huì)使癌癥變得激進(jìn)。
她說,更廣泛地說,新的發(fā)現(xiàn)表明應(yīng)該在正確的背景下研究細(xì)胞。“我們需要從塑料盤上的二維培養(yǎng)細(xì)胞繼續(xù)前進(jìn),而實(shí)際上,它們是三維器官的一部分。”
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