Cell:癌细胞竟会胁迫正常细胞“扮演”病毒,帮助自己生长转移

普通人可能不知道,人类的肿瘤里,并不全都是癌细胞。如果细瞧的话,你还会发现不少成纤维细胞,以及免疫细胞。它们共同影响了肿瘤的微环境。不少研究癌症的科学家们相信,微环境是治疗癌症的关键。

肿瘤微环境是癌症治疗的关键(图片来源:《Journal of Cell Science》)

来自宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院(Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania)的一支科研团队对肿瘤微环境也有着浓厚的兴趣。在一项研究中,他们发现了肿瘤令人震惊的一面——癌细胞竟会胁迫肿瘤里的其他正常细胞玩起角色扮演,让它们表现得和病毒一般,并引起一系列反应。这些反应能帮助癌细胞躲过药物的攻击,促进肿瘤生长和传播。

这项让人们认清癌细胞“狡诈”面目的重磅研究,今日发表在了顶尖学术期刊《细胞》上。

人们是怎么发现癌细胞恶趣味的呢?先前,一些研究发现,多种常见的人类肿瘤中,一类叫做“干扰素刺激基因”(ISG)的基因表达水平异常地高,而这会促进癌症转移。有趣的是,ISG 在一般情况下,只和抗病毒有关。因此,肿瘤里一定是有着什么东西,扮演了病毒的角色,激活了这些基因。

Andy Minn 教授是本研究的主要负责人(图片来源:宾夕法尼亚大学)

“困扰我们的地方在于,在很多情况下,肿瘤里并没有病毒感染,”这项研究的主要负责人 Andy Minn 教授说道:“我们在这个问题上已经研究了很多年。”Minn 教授对这一领域的浓厚兴趣有着正当理由——这些抗病毒反应比较明显的癌症,侵袭性也比较高。举例来说,比较难治的三阴性乳腺癌和 BRCA1 突变型乳腺癌就属于这一范畴。

幸运的是,Minn 教授并非孤军奋战。去年,另一群研究人员在一定程度上解释了这个现象——在这些肿瘤中,往往有许多从基质细胞处产生的外泌体。这些细胞外的小囊泡里含有许多 RNA,它们会刺激肿瘤细胞识别病毒的 RIG- 1 受体,导致 ISG 水平上升。和外泌体相关的抗癌研究,也成为了 2016 年的一大科研重点。

Minn 教授的团队验证了这一发现。他们将基质细胞的 RNA 用特殊的分子进行标记,然后观察它们是否能进入乳腺癌细胞。实验的 24 小时后,研究人员确认,有 40% 的乳腺癌细胞内出现了来自基质细胞的 RNA。而有意思的是,当研究人员移除了环境中的外泌体后,这些 RNA 就消失了。这项研究证实,基质细胞中的 RNA,会借由外泌体的途径,进入癌细胞。

箭头指示了接受外泌体 RNA 的癌细胞(图片来源:宾夕法尼亚大学)

基质细胞这些“平民百姓”,怎么就和癌细胞勾搭上了呢?研究团队发现,这完全是癌细胞勾引在先。利用 NOTCH-MYC 通路,癌细胞会一步步“腐蚀”基质细胞,让它们为自己所用,分泌出外泌体。

这些癌细胞煞费苦心地拉拢基质细胞,目的只有一个——帮助自己生长。科学家们仔细分析了基质细胞产生的外泌体,并在里面找到了一种特殊的 RNA,它叫做 RN7SL1。与细胞中的大部分 RNA 不一样,RN7SL1 有一端特别像病毒 RNA,因此有能力引起病毒相关的炎症反应。为了避免反应过度,在一般情况下,RN7SL1 的一端会被 SRP9/14 给遮盖住,不让身体发出“病毒来袭”的错误警报。

RN7SL1 是基质细胞与癌细胞暗通款曲的介质(图片来源:《细胞》)

然而,癌细胞的勾引让基质细胞把持不住自己产生 RN7SL1 的能力。在癌细胞的刺激下,基质细胞内的 RN7SL1 的水平大量上升,SRP9/14 的含量却没有跟上。于是,这些基质细胞里就有了大量没有遮掩的 RN7SL1。这些 RNA 会随着外泌体转移到癌细胞中,激活癌细胞的 ISG 通路,就好像是被真正的病毒感染了一样。而这条通路的激活,会加强肿瘤的转移。

利用了基质细胞的感情后,癌细胞最终还是为了自己的生存,堪称自私自利。

“癌细胞指导成纤维细胞产生类似病毒 RNA 的 RN7SL1,是一个关键发现,”Minn 教授说:“如果 RN7SL1 的一端能被遮挡住,癌细胞就不会把它们当作病毒一样对待,这样,癌症出现进展的概率就会降低,药物治疗的效果就有望提高。但是,一旦 RN7SL1 的一端暴露在外,癌细胞就会出现反应,就好像是被病毒感染了一样。”

总结来说,研究人员发现癌细胞会引诱肿瘤微环境中的基质细胞为其服务。一旦被勾搭上,基质细胞就会心甘情愿地产生大量 RN7SL1,并通过外泌体将这些 RNA 送往癌细胞,诱发如同病毒感染的反应,帮助肿瘤生长和扩散。

这项研究的图示(图片来源:《细胞》)

研究人员的发现解释了为啥像三阴性乳腺癌和 BRCA1 突变型乳腺癌这样的癌症如此难治——它们的抗病毒反应一直处于激活状态,癌细胞也随时准备好了转移。这使得这两种癌症极具侵袭性。

这项研究有望为难治癌症提供新的帮助。“我们能够在患者的血液中检测到外泌体中的 RN7SL1,因此能鉴定出哪些患者的癌症最难治,”Minn 教授说:“我们理解了这些暴露的 RNA 是怎么产生的,因此有望带来新的治疗靶点。”

参考资料

[1] Exosome RNA Unshielding Couples Stromal Activation toPattern Recognition Receptor Signaling in Cancer

[2] Cancer cells force normal cells to mimic viruses to helptumors spread, resist treatment

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