逆转中,科学家发现了一种能够在癌症开始前阻止癌症的细胞过程

文章来源: 来宝网 于2019-01-24 14:31:42发布 新闻转自各大新闻媒体,新闻内容并不代表本网立场!如有侵权请联系管理员删除!

逆转中,科学家发现了一种能够在癌症开始前阻止癌症的细胞过程

就像当我们系鞋带时,塑料头保护鞋带的末端,防止鞋带磨损一样,被称为端粒的分子头保护染色体的末端,当细胞不断分裂和复制DNA时,防止它们融合。但是,虽然失去塑料头可能会导致鞋带凌乱,端粒的丢失可能会导致癌症。

索尔克研究所研究端粒与癌症关系的科学家们有了一个惊人的发现:一种被称为自噬的细胞循环过程——通常被认为是一种生存机制——实际上促进了细胞的死亡,从而阻止了癌症的发生。

这项研究发表在2019年1月23日的《自然》杂志上,它揭示了自噬是一种全新的肿瘤抑制途径,并表明,在抑制癌症的过程中阻断这一过程的治疗可能会在早期无意中促进这一过程。

“这些结果完全出乎意料,”索尔克分子和细胞生物学实验室教授、论文的第一作者简•卡尔塞德(Jan Karlseder)表示。“有许多检查点可以防止细胞分裂失控并发生癌变,但我们并不认为自噬是其中之一。”

每当细胞复制DNA进行分裂和生长时,它们的端粒就会变短。一旦端粒变得如此之短以至于不能再有效地保护染色体,细胞就会得到停止永久分裂的信号。但偶尔,由于致癌病毒或其他因素,细胞得不到信息并继续分裂。端粒过短或缺失是非常危险的,细胞会进入一种被称为危机的状态,在这种状态下,未受保护的染色体会融合并变得功能紊乱——这是某些癌症的标志。

Karlseder的团队想要更好地理解危机——因为危机常常导致广泛的细胞死亡,阻止癌前细胞继续发展成成熟的癌症,也因为这种有益的细胞死亡背后的机制尚不清楚。

“许多研究人员认为,危机中的细胞死亡是通过细胞凋亡发生的,凋亡和自噬是两种程序性细胞死亡类型之一,”卡尔塞德实验室博士后、论文第一作者乔·纳苏尔(Joe Nassour)说。“但没有人做实验来证明这是否属实。”

为了研究危机和通常随之而来的细胞死亡,Karlseder和Nassour使用健康的人类细胞进行了一系列的实验,他们将正常生长的细胞与他们被迫进入危机的细胞进行了比较。通过禁用各种限制生长的基因(也被称为肿瘤抑制基因),他们的研究小组使细胞能够随意复制,在此过程中,他们的端粒变得越来越短。

为了了解哪种类型的细胞死亡是危机中主要死亡的原因,他们检查了细胞凋亡和自噬的形态学和生物化学标记。虽然这两种机制都导致正常生长的细胞中有少量细胞死亡,但自噬是危机组细胞死亡的主要机制,在危机组中有更多的细胞死亡。

研究人员随后探究了当他们阻止危机细胞中的自噬时会发生什么。结果是惊人的:没有通过自噬阻止细胞死亡,细胞就会不知疲倦地复制。此外,当研究小组观察这些细胞的染色体时,它们被融合并变形,表明癌细胞中所见的那种严重的DNA损伤正在发生,并揭示自噬是早期重要的抑癌机制。

最后,研究小组测试了当他们在正常细胞中诱导特定类型的DNA损伤时会发生什么,这些损伤要么是染色体的末端(通过端粒丢失),要么是中间区域。端粒丢失的细胞激活自噬,DNA损伤其他染色体区域的细胞激活凋亡。这表明,细胞凋亡并不是由于DNA损伤而破坏癌前期细胞的唯一机制,端粒与自噬之间存在直接的交叉作用。

这项研究揭示,自噬并不是一种促进癌细胞不受控制地生长的机制(通过吞噬其他细胞来回收原材料),而是一种防止癌细胞生长的保护机制。如果没有自噬,细胞就会失去其他的安全措施,比如抑制肿瘤的基因,就会进入生长不受控制、DNA破坏猖獗的危机状态——而且往往是癌症。(正如索尔克大学(Salk)教授鲁本·肖(Reuben Shaw) 2015年的一项研究所发现的,一旦癌症开始,阻断自噬可能仍然是“饿死”肿瘤的有效策略。肖教授是这篇论文的合著者之一。)

卡尔塞德是唐纳德和达琳·希利夫妇的主席,他补充说:“这项工作令人兴奋,因为它代表了许多全新的发现。我们不知道细胞有可能在危机中存活;我们不知道自噬与危机中的细胞死亡有关;我们当然不知道自噬如何阻止遗传损伤的积累。这开辟了我们渴望追求的一个全新的研究领域。

下一步,研究人员计划更深入地研究细胞死亡途径中的分裂,即染色体末端(端粒)受损导致自噬,而染色体其他部分受损导致细胞凋亡。



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