正确的动作:研究胚胎发育过程中细胞运动可能癌症转移提供了新的视角

癌症扩散的能力在整个体态过程称为转移也是绝大多数癌症死亡负责。转移的一个关键特性是癌细胞转移,脱离原发肿瘤和前往遥远的身体部位。

然而,大多数时候,细胞在我们的身体留在原地。因此,为了更好地理解细胞如何组织分开,纪念斯隆凯特林癌症中心的科学家们(MSK)他们的注意力集中在一个罕见的情况下,当细胞移动不少:胚胎发育。

这项新的研究实验室的Anna-Katerina Hadjantonakis“凯特”,博士,使用高分辨率,延时显微细胞更好地理解发展中如何摆脱他们的组织起源的过程称为epithelial-to-mesenchymal过渡(EMT)。随着发展的一个基础部分,EMT是癌症转移的一个特点,研究过程在发展背景下也可以帮助阐明它在癌症中的作用。

详细研究显示第一次细胞如何启动这个分离movement-capturing如何挤压自己的组织通过收缩表面,改变其形状,以及识别关键蛋白质参与这个过程。这项研究结果发表在5月10日eLife。

“我们知道癌细胞经常劫持发育程序传播到全身,“Hadjantonakis博士说,椅子的发育生物学程序斯隆凯特林研究所,一个在MSK的基础生物学研究中心。“这就是为什么它是有道理的发育生物学研究项目在一个像MSK的癌症中心。精确了解这些项目工作在正常健康细胞也可以告诉我们很多关于发生了什么病”。

克服挑战在胚胎细胞运动的研究发展

超过5年,高级研究科学家亚历山大•Francou博士一直致力于描述细胞的行为,因为他们的难题脱离他们的邻居为了移动整个胚胎。

“这是一个相当大的挑战。有许多技术障碍需要克服,“Francou博士说,第一作者的eLife研究。在加入Hadjantonakis实验室之前,他是一个研究员的实验室研究的合著者凯瑟琳诉安德森博士,发育生物学项目的前主席,他于2020年去世。

博士Francou EMT在显微镜下,名副其实。过程中上皮细胞,像那些线的内部和外部的表面我们的身体(认为皮肤细胞,但也是我们的肠道粘膜和肺)变换为间充质细胞(移动的细胞是重要的在开发过程中用于构建复杂的结构,以及后来的伤口愈合和组织再生)。

变成一个移动版的自己,上皮细胞失去了一些非常重要的属性。这包括能力坚持密切关注他们的邻居而确实有助于创建一个连续的表面,就像皮肤。同时,上皮细胞定义取向(称为极性),部分细胞的一侧,与世界互动(上方的皮肤或nutrient-absorbing一边你的肠道,例如),而部分锚细胞底层组织相反,对内的一面。

急诊医疗研究人员正在研究发生在胚胎早期的发展在这一过程被称为gastrulation-that当细胞起源于一个上皮细胞层脱离和移动胚胎,以后所有不同的器官和组织形式。

研究人员制造了延时电影在小鼠胚胎EMT过程。这个实验哺乳动物模型更像人类发展比简单模型像果蝇和鸡胚,已经使用在过去。但是,小鼠模型是有自己的挑战,Francou博士指出。

“在其他模型,细胞接受EMT是表面的胚胎,因此是成像的直接访问,”他说。“在老鼠模型中,这些细胞内部,被几层细胞,并通过显微镜难以访问。此外,这个过程也发生孤立的事件,我们认为这发生在癌症转移,而不是整个组织在一起像果蝇模型。”

所以,Francou博士必须是持久的。他利用转基因小鼠模型中,荧光探针在proteins-of-interest细胞膜。这允许可视化使用高分辨率显微镜细胞和表面形状。他将这种方法与复杂的软件能够分析和量化细胞的变化。

“有很多发生在这些细胞,”Francou博士说。“他们压缩一边,另一边延伸,改变其形状,并从他们的邻居,因为他们离开组织分离。”

总的来说,这项研究揭示EMT过程的分子机制在哺乳动物。它发现脱离组织的起源、细胞在一系列ratchet-like脉冲的合同。

“你可能认为它像收紧的皮带扣,“Hadjantonakis博士说。“这些收缩发生在类似的方式。”

和蛋白质的研究表明,两组重要的保护细胞结构的不均匀地分布在表面,和扮演关键角色的收缩,使他们脱离组织。

研究人员也能够识别关键过程中的异同,因为它发生在哺乳动物的胚胎,无脊椎动物相比果蝇胚胎模型。

研究发展EMT如何教我们关于癌症转移吗

研究发展急救医护人员可能对预防癌症转移提供新的线索,研究人员指出。

“最大的想法是,理解基本过程通常发生在开发过程中细胞移动,器官和组织构建,不仅有助于我们了解生命的蓝图,但也让我们了解疾病和指向攻击癌症的致命的新方法发展为转移,“Hadjantonakis博士说。

“例如,”她补充说,“如果我们知道特定的蛋白质是必要的帮助细胞脱离其邻国在移动身体,形成转移之前,然后找到一个方法阻止或破坏这些蛋白质在当地可以提供一个潜在的预防策略癌症细胞的蔓延。”

安德森博士致力于研究她的同事们写道,“凯瑟琳对哺乳动物的原肠胚形成的奇观,和认识到的见解,遗传学和成像将。”