細(xì)胞膨脹擠過障礙物
研究人員報告說,入侵細(xì)胞可以通過一種技巧來突破組織并擴(kuò)散到身體的其他部位。在一項(xiàng)新的研究中,透明蠕蟲線蟲中細(xì)胞“闖入”的三維延時成像揭示了一種短暫而又關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)。單個突出物從細(xì)胞表面凸出,通過保護(hù)層楔入一個孔,將細(xì)胞與其他組織分開,然后膨脹,直到裂口寬度足以使整個細(xì)胞擠過去。
這些發(fā)現(xiàn)可能指出預(yù)防轉(zhuǎn)移的新方法,癌細(xì)胞的擴(kuò)散通常會使疾病更致命和難以治療。這項(xiàng)工作于11月20日出現(xiàn)在“發(fā)育細(xì)胞”雜志上。身體中的大部分細(xì)胞都保持不變。但杜克大學(xué)的生物學(xué)教授,主要作者大衛(wèi)舍伍德說,細(xì)胞不時會侵入其他組織。
細(xì)胞破裂和進(jìn)入的能力對于許多正常過程是至關(guān)重要的,例如當(dāng)胎盤在妊娠早期附著于子宮時,或當(dāng)免疫細(xì)胞通過血管壁進(jìn)入受傷或感染部位時。
當(dāng)癌細(xì)胞離開其原始腫瘤部位并擴(kuò)散到身體的其他部位時,細(xì)胞侵襲在轉(zhuǎn)移期間被劫持。
進(jìn)行傳播,細(xì)胞首先必須穿透蛋白質(zhì)和其他分子的片狀網(wǎng)狀稱為地下室膜,其支持和包圍像凱夫拉爾包裝組織。
舍伍德說,這一突破性進(jìn)程的第一步是30年前得到認(rèn)可的?;啄み^于密集而無法穿過,所以入侵細(xì)胞開始時推出比人類頭發(fā)(稱為invadopodia)細(xì)許多倍的微小“腳”。這些類似活塞的突起每幾秒鐘從細(xì)胞表面突出,然后縮回,直到一個人在基底膜上打出一個小孔。然而,在最初的違規(guī)行為之后發(fā)生的事情不太清楚。
在這項(xiàng)新的研究中,研究人員確定了第二種結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在invadopodia進(jìn)行第一次穿刺后接管。
Sherwood的小組使用連接到強(qiáng)大顯微鏡的相機(jī),每五分鐘拍攝一次入侵的蠕蟲細(xì)胞,持續(xù)長達(dá)三個小時。
他們追蹤了一個叫做錨細(xì)胞的特殊細(xì)胞,它突破了將蠕蟲的子宮與外陰分開的基底膜連接它們,使蠕蟲可以產(chǎn)卵。
舍伍德及其同事發(fā)現(xiàn),秀麗隱桿線蟲錨定細(xì)胞在一個巨大的突起的幫助下完成了這項(xiàng)任務(wù),這個突起楔入由入侵者產(chǎn)生的小洞,就像一只腳在門口。隨著突起的擴(kuò)大,它將基底膜推到一邊并擴(kuò)大現(xiàn)有的孔。
研究人員發(fā)現(xiàn),這種突起不是像氣球那樣伸展,而是通過從內(nèi)部添加細(xì)胞膜來膨脹。稱為溶酶體的細(xì)胞內(nèi)的微小囊在裂口處集中。在那里,它們與細(xì)胞的外膜融合,增加其表面積。隨著突起膨脹,一種稱為dystroglycan的蛋白質(zhì)在其基部聚集,以防止凸起放氣。
舍伍德說,推動力“清除入侵的路徑,類似于氣囊導(dǎo)管膨脹以打開動脈的方式”。在一個半小時內(nèi)它收縮,留下一個足夠?qū)挼目祝尲?xì)胞通過。
研究表明,為了制作突出物,細(xì)胞依賴于一種名為netrin的化學(xué)線索及其受體將溶酶體引導(dǎo)至該部位。Sherwood說,高netrin水平與許多人類癌癥的轉(zhuǎn)移有關(guān),這表明研究人員發(fā)現(xiàn)的機(jī)制是侵襲性細(xì)胞的共同特征。
這些發(fā)現(xiàn)也可以解釋為什么旨在通過靶向入侵細(xì)胞來阻止癌癥擴(kuò)散的藥物已經(jīng)失敗。
幾種提出的治療方法通過抑制溶解基底膜的金屬蛋白酶來起作用。舍伍德說,這種療法在臨床試驗(yàn)中取得的成功有限,可能是因?yàn)樗麄兒雎粤税┌Y進(jìn)展中的關(guān)鍵因素 - 這些充氣突起從腫瘤細(xì)胞中凸出并將基底膜推到一邊。
舍伍德說,弄清楚如何阻斷netrin通路并防止癌細(xì)胞發(fā)出新的突起可能會剝奪它們用來傳播的關(guān)鍵工具。
“移植細(xì)胞具有非凡的入侵策略,”舍伍德說。“這項(xiàng)研究揭示了另一個伎倆。”
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