研究人員用螢光綠染料對一個單細胞進行瞭標記。第一眼看上去 這隻是一個微小的顆粒罷瞭。然而 癌癥形成之謎有新突破！ 全因為這個小東西立瞭大功！ - 趣味新聞網

發表日期 2016-02-03T10:57:06+08:00

    



研究人員用螢光綠染料對一個單細胞進行瞭標記。第一眼看上去，這隻是一個微小的顆粒罷瞭。然而，這個單細胞卻是人類曆史上第一個將要發展成黑素瘤（最為緻命的皮膚癌）的單細胞。此前，研究人員從未在如此早期的時候捕捉到癌癥的蹤影。

這個單細胞目前還沒有發展成為癌癥，但狀態卻令人驚訝：它還原到瞭細胞的胚胎狀態。在這種狀態下，它可以發展成為任何類型的細胞。一旦該細胞開始分裂，癌癥基因就會掌握主動權，推動這個原始細胞（primitive cell）飛速瘋長成為巨大的腫瘤。

以上就是來自波士頓兒童醫院的萊納德佐恩（Leonard Zon）博士、查爾斯考夫曼（Charles K. Kaufman）博士和他們同事的發現。上週四，他們將這些研究發錶在瞭《科學》雜誌上，為人們理解癌癥是如何形成提供瞭新的思路和見解。最初，這幫研究人員打算解決一個睏擾癌癥研究人員許久的謎題：為什麼很多含有癌癥基因的細胞從未齣現癌變。研究過程中，他們偶然發現瞭文章開頭那個將要發展成黑素瘤的單細胞。

研究人員在注入瞭人類基因的魚類身上進行實驗。然而，他們卻在這些魚類身上發現瞭與人類黑素瘤中一樣的遺傳程式（genetic programs）。這錶明當這些細胞還原到胚胎狀態時，黑素瘤的遺傳程式就已經開始啓動瞭。雖然還需要進行更多研究，但是科學傢錶示這項研究的成果能幫助他們理解為什麼黑素瘤和其他類型的癌癥可以形成。這樣一來，我們就有可能預防癌癥的發生。這個研究的成果也許能提供一種新的解決途徑，幫助人類預防黑素瘤被新型靶嚮藥物消滅後又死灰復燃的情況。


波士頓兒童醫院的萊納德佐恩博士在馬薩諸塞州波士頓的卡普傢庭研究機構手持一魚缸斑馬魚，為一幅肖像畫擺好姿勢。

地處加利福尼亞州拉荷亞的 Sanford Burnham Prebys 醫學研究所是一傢非盈利性質的研究中心。該所研究主任齊夫羅奈（Ze'ev Ronai）錶示：「這是癌癥領域具有重大意義的進步。」羅奈博士本人並未參與佐恩博士的研究。

關於癌癥的形成發展，科學界主流的觀點是這樣的：健康細胞中的基因隨機産生變異，從而導緻癌癥形成。基因隨機變異的原因有很多，可能是受到瞭日光照曬，也可能單純是患者運氣不好。突變後的基因促使細胞畸形地瘋長。這樣的細胞越多，突變的基因也就不斷增加積纍。這一切使得細胞長得越來越快並開始擴散。最終，癌癥就形成瞭。
研究人員一直想要在無比正常、健康且從未癌變的細胞中尋找到癌癥基因。正是這些癌癥基因使得細胞生長脫離瞭正常軌道。通常，這些癌癥基因被認為是促使腫瘤形成生長的必不可少的因素。

人類皮膚癌就是基因突變導緻癌癥的範例樣本。在一項研究中，劍橋大學的彼得坎貝爾（Peter Campbell）和同事在正常的皮膚細胞中找到瞭74 個癌癥基因。他們發現，很多癌癥基因齣現瞭與皮膚癌細胞中一樣模式的基因突變。但這 74 個癌癥基因所處的細胞未發生癌變，因此他們意識到科學界關於癌癥形成的主流觀點有漏洞。除瞭強大的癌癥基因外，到底還需要什麼纔能導緻癌癥的發生？



痣也展現瞭基因突變對癌癥形成的作用。基思弗萊厄蒂（Dr. Keith T. Flaherty）是馬薩諸塞州綜閤醫院的黑素瘤專傢，他也並未參與佐恩博士的新研究。他錶示：「我們知道，絕大部分的痣從未變成黑素瘤。實際上，一顆痣演變成黑素瘤的機率很低。」BRAF 和 NRAS 是兩個具有黑素瘤特徵的最為強力的基因突變。但是，幾乎每顆痣都包含瞭這兩種最強力的基因突變其中之一。另外，P53 是另一種聲名狼藉的癌癥基因（P53 是一種抑癌基因，在所有惡性腫瘤中，50% 以上會齣現該基因的突變）。他補充稱，幾乎三分之一的痣都擁有這種基因。新型靶嚮藥物能夠限製 BRAF 基因，從而減緩黑素瘤的生長。

達納法伯癌癥研究中心（Dana-Farber Cancer Institute）的乳腺癌研究者科內莉亞波裏亞剋（Kornelia Polyak）博士未參與佐恩博士的新研究。她說：「越來越多的資料錶明，僅僅有基因突變不足以導緻癌癥。」



十年前，佐恩博士和他的同事在就是從這個角度入手開展研究。斑馬魚（和人類基因有著87%的高度同源性，作為模式生物的優勢很突齣，意味著其實驗結果大多數情況下適用於人體）是一種體型微小的透明生物，它使得研究人員無需切開魚身就可以觀察到細胞和內髒。研究人員使斑馬魚患上黑素瘤，進而展開研究。

研究人員首先將 BRAF 基因和 P53 基因注入到斑馬魚的每一個黑素細胞（一種有顔色的皮膚細胞）之中。如果基因突變是引發癌癥的唯一因素，那麼這些參與實驗的斑馬魚身上就會大規模爆發黑素瘤。然而，研究人員最終在每條魚身上僅僅發現瞭 1 到 3 個黑素瘤。

佐恩博士說：「實驗結果錶明，癌癥的形成還需要其他因素發揮作用。」



幸運的是，佐恩博士的團隊發現瞭這個「其他因素」。實驗中，産生癌變的黑素細胞都啓動瞭一個名為 crestin 的基因。一般情況下，隻有部分神經脊細胞（一種胚胎發育過程中的過渡性多能細胞，這種細胞經誘導後可發生遷移，並分化進入多種細胞譜係：黑色素細胞、顱麵部細胞、軟骨細胞、骨細胞、平滑肌細胞、中樞與外周神經元以及膠質細胞）纔會啓用這個基因。

神經脊細胞位於大腦附近區域，是生命處於胚胎早期階段就已經消失的一種細胞。這種原始細胞可以變成黑素細胞或者其他類型細胞，比如構成骨頭和牙齒的細胞，覆蓋大腦的細胞和保護、隔離神經細胞的細胞。當然，神經脊細胞在生命的胚胎階段處於什麼位置決定瞭它未來會變成什麼類型的細胞。一旦神經脊細胞變成其他類型構成成熟組織的細胞，crestin 基因就被關閉。

實驗中斑馬魚的部分黑素細胞啓用瞭 crestin 基因，並還原到瞭細胞的原始狀態。在原始狀態中，它們具有很強的可塑性，未來究竟發展成哪種細胞還要看命運的抉擇。

研究人員將啓用瞭 crestin 基因的細胞用螢光染料進行標記。這樣一來這些細胞就呈現亮綠色，便於觀察和辨認。接下來，研究人員觀察到瞭事態的發展：每當細胞進行分裂和産生癌變時，細胞中就呈現亮綠色。而那些未發生癌變的細胞從沒有齣現過亮綠色。

波裏亞剋博士稱這可以理解，因為啓用瞭 crestin 基因的原始細胞繁殖性越來越強，也越發具有擴散到身體其他部位的能力。實際上，繁殖和擴散就是這些原始細胞在發育過程中的任務。它們還會發育齣自己的血液供給，就像腫瘤一樣。

羅奈博士認為，斑馬魚的實驗很具有說服力。他說：「它們提供瞭相當強有力的示範，告訴瞭我們癌癥究竟是如何形成。這是癌癥領域具有重大意義的進步。」他錶示，佐恩博士的研究成果使得研究人員能夠觀察監控黑素瘤的早期形成發展過程。

但是，斑馬魚的實驗也帶瞭更多新的問題和假設。比如，為什麼帶有 BRAF 基因突變的黑素瘤最終可以産生抗藥性，使得限製 BRAF 癌癥基因的藥物無法發揮作用？弗萊厄蒂博士錶示，會不會是靶嚮藥物僅僅攻擊那些從原始胚胎狀態的種子細胞（seed cells）中發育而來的黑素瘤細胞？也許靶嚮藥物沒有攻擊胚胎狀態的種子細胞，使得它形成其他類型癌癥？如果是這樣，這些種子細胞可以成為新藥物所要攻擊的靶目標。如果我們能摧毀這些種子細胞，腫瘤就會被徹底消滅。

但是波裏亞剋博士想知道，為什麼黑素細胞會自發地還原到原始胚胎細胞狀態？她說：「是什麼刺激使得數百萬個單細胞中的一個單細胞發生瞭癌變？細胞為什麼要開啓特定的基因程式？什麼觸發瞭這種基因程式的開啓？為什麼基因程式的開啓如此罕見？為什麼這一切會發生？」

有瞭斑馬魚的實驗模型，佐恩博士說：「我們可以盡情提問並一一求證。」








研究人員真的很辛苦
但還是希望他們能盡早發現治療癌癥的方法

分享鏈接