癌细胞像熊一样冬眠以逃避严酷的化疗
利用一种古老的进化生存机制,癌细胞进入一种缓慢分裂的状态,以在化疗或其他靶向药物造成的恶劣环境中生存。
在2020年1月7日发表的研究中细胞,玛格丽特公主科学家凯瑟琳·奥布莱恩博士和团队发现,当受到威胁时,所有癌症细胞-而不仅仅是一个子集-有能力过渡到这种保护状态,在那里细胞“休息”直到威胁,或者化疗,被移除。
这是第一个确定癌细胞劫持进化保守程序以在化疗中存活的研究。此外,研究人员还展示了这部小说治疗策略专门针对这种缓慢分裂状态的癌细胞可以防止癌症再生。
“肿瘤就像一个完整的有机体,能够进入缓慢分裂的状态,保存能量以帮助它生存,”奥布莱恩博士说,他也是多伦多大学外科学系的副教授。
“有一些例子表明,动物进入了一种可逆的、缓慢分裂的状态严酷的环境下.
“癌细胞似乎巧妙地利用了同样的状态来获得生存利益。”
玛格丽特公主癌症中心研究所主任和高级科学家Aaron Schimmer博士指出,这项研究表明癌细胞会冬眠,就像“冬天的熊”一样。
他补充说:“我们从未真正知道癌细胞就像冬眠的熊。这项研究还告诉我们如何针对这些睡着的熊,这样它们就不会冬眠,醒来后意外地回来。
“我认为这将成为耐药性的一个重要原因,并将解释一些我们以前没有很好理解的事情。”
研究人员利用人类结直肠癌细胞,在实验室的培养皿中对它们进行化疗。
这导致所有癌细胞进入缓慢分裂状态,停止扩张,几乎不需要营养就能存活。只要化疗还在培养皿里,癌细胞就会一直保持这种状态。
为了进入这种低能量状态,癌细胞采用了100多种哺乳动物使用的胚胎生存程序,在极端环境条件下,如高温或低温或缺乏食物时,将胚胎安全保存在体内。
在这种状态下,细胞分裂很少,新陈代谢大大降低,胚胎发育被搁置。当环境改善时,胚胎能够继续正常发育,对妊娠没有不利影响。
奥布莱恩医生是专门从事胃肠道癌症的外科医生,他解释说,癌细胞在恶劣的化疗环境下受到攻击,能够采取胚胎生存策略。
她说:“癌细胞能够劫持这种进化保守的生存策略,即使人类似乎失去了这种策略。”她补充说,为了生存,所有癌细胞都以协调一致的方式进入这种状态。
奥布莱恩博士记得三年前的一次关于细胞机制在小鼠胚胎中驱动这种生存策略的演讲,他有了一个“啊哈!”的见解。
她说:“当我听到这个演讲时,我恍然大悟。”“癌细胞会不会劫持这种生存机制来在化疗中存活?”
于是奥布莱恩博士联系了多伦多西奈山医院的研究员拉马霍-桑托斯博士,他在玛格丽特公主医院做了最初的演讲。
她将化疗诱导的缓慢分裂状态下的癌细胞与Ramalho-Santos博士实验室中暂停的小鼠胚胎的基因表达谱进行了比较,发现它们惊人地相似。
与胚胎类似,处于缓慢分裂状态的癌细胞需要激活称为自噬的细胞过程,即“自我吞噬”。这是一个细胞“吞噬”或破坏自身蛋白质或其他细胞成分以在缺乏其他营养物质的情况下生存的过程。
奥布莱恩博士测试了一种抑制自噬的小分子,发现癌细胞无法存活。化疗在没有这种保护机制的情况下杀死了癌细胞。
“这给了我们一个独特的治疗机会,”奥布莱恩医生说。“我们需要有目标癌症细胞在它们获得导致耐药性的基因突变之前,它们处于这种缓慢循环的脆弱状态。
“这是一种思考化疗耐药性以及如何克服它的新方法。”
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