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阻止癌細胞遷移的新生物學技術(shù)
Release Time：2022-07-28沖繩科學技術(shù)研究生院 (OIST) 的研究人員開發(fā)了一種阻止宮頸癌細胞遷移的新技術(shù)。 這項發(fā)表在《化學》雜志上的研究可能會開辟癌癥治療的新途徑。癌細胞通過細胞遷移和侵襲改變身體組織內(nèi)位置的能力代表了癌癥對人類健康的最大威脅。傳統(tǒng)上，科學家們試圖通過靶向癌細胞內(nèi)的分子來解決癌癥遷移的問題，但事實證明，尋找合適的靶點具有挑戰(zhàn)性。
“我們開發(fā)了一種針對癌細胞膜上的脂筏的技術(shù)，”領(lǐng)導該研究的 OIST 仿生軟物質(zhì)部門的張葉教授說。
脂筏（lipid raft）是細胞膜內(nèi)的自由浮動結(jié)構(gòu)域，充當細胞內(nèi)外通信的平臺。 它們與細胞骨架有關(guān)——細胞內(nèi)一個復雜的相互連接的細絲網(wǎng)絡(luò)，是細胞遷移所必需的——使它們成為抑制遷移的可行目標。
李冠英博士和張教授與來自 OIST 成像和儀器分析部門的同事以及東京 JEOL SM 應(yīng)用組的科學家一起工作。
該團隊設(shè)計并合成了一種能夠識別宮頸癌細胞并在物理上阻止它們遷移的發(fā)光分子。該分子由一個釕金屬絡(luò)合物核心和三個以三維結(jié)構(gòu)連接的自組裝肽結(jié)構(gòu)單元組成。
當這些構(gòu)件與位于脂筏上的稱為糖基磷脂酰肌醇錨定胎盤堿性磷酸酶或 GPI 錨定 PLAP 的宮頸癌生物標志物相互作用時，它們會自組裝成納米級鏈或“納米原纖維”，將脂質(zhì)粘合筏成大簇。因此，相關(guān)的細胞骨架成分被捆綁起來，將癌細胞固定在基質(zhì)上并阻止它在該部位移動。
作為回應(yīng)，癌細胞試圖從固定部位遷移，將稱為絲狀偽足的投影延伸到新的遷移方向。脂筏聚集在絲狀偽足尖端，成為分子自組裝的新位點，導致癌細胞固定在第二個位點。
隨著癌細胞試圖從這些固定區(qū)域遷移出去，這個過程會繼續(xù)進行。癌細胞逐漸擴大其身體以試圖逃避固定，但細胞邊緣仍被納米纖維固定，其身體被拉平。相反的拉伸力導致細胞破裂，從而導致細胞死亡。
張教授的團隊通過對細胞的不同部位進行免疫染色，并在共聚焦熒光顯微鏡和高分辨率掃描電子顯微鏡（SEM）下觀察，能夠可視化宮頸癌細胞的釘扎、拉伸和破裂。
“我們的研究打開了宮頸癌治療的窗口，”張教授說。 “我們已經(jīng)證明我們的分子在實驗室中對癌細胞起作用，但下一步是看看它是否對動物的真實腫瘤起作用。由于不同的癌癥表達不同的生物標志物，因此有可能改變釕的分子結(jié)構(gòu)分子靶向不同類型的癌細胞。”
“我們開發(fā)了一種針對癌細胞膜上的脂筏的技術(shù)，”領(lǐng)導該研究的 OIST 仿生軟物質(zhì)部門的張葉教授說。
脂筏（lipid raft）是細胞膜內(nèi)的自由浮動結(jié)構(gòu)域，充當細胞內(nèi)外通信的平臺。 它們與細胞骨架有關(guān)——細胞內(nèi)一個復雜的相互連接的細絲網(wǎng)絡(luò)，是細胞遷移所必需的——使它們成為抑制遷移的可行目標。
李冠英博士和張教授與來自 OIST 成像和儀器分析部門的同事以及東京 JEOL SM 應(yīng)用組的科學家一起工作。
該團隊設(shè)計并合成了一種能夠識別宮頸癌細胞并在物理上阻止它們遷移的發(fā)光分子。該分子由一個釕金屬絡(luò)合物核心和三個以三維結(jié)構(gòu)連接的自組裝肽結(jié)構(gòu)單元組成。
當這些構(gòu)件與位于脂筏上的稱為糖基磷脂酰肌醇錨定胎盤堿性磷酸酶或 GPI 錨定 PLAP 的宮頸癌生物標志物相互作用時，它們會自組裝成納米級鏈或“納米原纖維”，將脂質(zhì)粘合筏成大簇。因此，相關(guān)的細胞骨架成分被捆綁起來，將癌細胞固定在基質(zhì)上并阻止它在該部位移動。
作為回應(yīng)，癌細胞試圖從固定部位遷移，將稱為絲狀偽足的投影延伸到新的遷移方向。脂筏聚集在絲狀偽足尖端，成為分子自組裝的新位點，導致癌細胞固定在第二個位點。
隨著癌細胞試圖從這些固定區(qū)域遷移出去，這個過程會繼續(xù)進行。癌細胞逐漸擴大其身體以試圖逃避固定，但細胞邊緣仍被納米纖維固定，其身體被拉平。相反的拉伸力導致細胞破裂，從而導致細胞死亡。
張教授的團隊通過對細胞的不同部位進行免疫染色，并在共聚焦熒光顯微鏡和高分辨率掃描電子顯微鏡（SEM）下觀察，能夠可視化宮頸癌細胞的釘扎、拉伸和破裂。
“我們的研究打開了宮頸癌治療的窗口，”張教授說。 “我們已經(jīng)證明我們的分子在實驗室中對癌細胞起作用，但下一步是看看它是否對動物的真實腫瘤起作用。由于不同的癌癥表達不同的生物標志物，因此有可能改變釕的分子結(jié)構(gòu)分子靶向不同類型的癌細胞。”
