难怪癌症转移能力强!新研究揭开癌细胞的特殊保护膜

来源:环球科学发布时间:2020-09-03

癌症是人类健康的一大杀手。然而,最初的肿瘤往往并非致命的关键。

事实上,对于超过90%的癌症病患来说,是在癌细胞转移到身体其他部位以后才回天乏术。


由于癌症的复杂性,我们很多时候并不清楚癌细胞在转移过程中发生了什么,也就很难针对其扩散开发有效的治疗方法。最近,一项发表在顶尖学术期刊《自然》上的新研究揭示,在癌细胞转移之初,淋巴系统竟然会提供特别的“保护膜”,促使它们活得更好、传得更远。这一发现也为开发抑制癌症转移的疗法提供了新的目标。


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图片来源:123RF


几十年来,医生们注意到,黑色素瘤等多种类型的癌症中,癌细胞往往会先扩散到淋巴结,然后再通过血流“播种”到远处的器官。“以前的研究大多集中在癌细胞如何通过血液转移,对癌细胞经淋巴迁移的过程知之甚少。” 这项研究的负责人、德克萨斯大学西南医学中心(University of Texas Southwestern Medical Center)的Sean Morrison教授说。



在这项研究中,科学家们设计了一组实验来比较癌细胞在血液和淋巴系统中的扩散效果。他们把来自黑色素瘤患者的癌细胞经过染色后,分别注入500多只小鼠的静脉和淋巴结中。结果观察到,相比直接进入血液的癌细胞,淋巴液中的癌细胞有更多数量活了下来,形成转移瘤的机会更是高出了几十倍。


研究人员猜测,之所以进入血液的大多数癌细胞没来得及跑远就死去,原因与血液的氧化应激有关。“进一步分析我们发现,血液中的氧化应激会让癌细胞经历一种特殊形式的死亡,即‘铁死亡’(ferroptosis)。“该研究第一作者Jessalyn Ubellacker博士解释说。


▲如果直接进入血液,黑色素瘤细胞的存活和转移效率并不高(图片来源:Pixabay)


具体来说,血液中铁含量高,于是癌细胞表面的细胞膜磷脂成分容易发生氧化,造成结构受损,进而引起细胞死亡。为了验证这一点,研究人员事先用抗氧化剂(例如一种维生素E类似物)处理黑色素瘤细胞,再把它们注入静脉后,这些癌细胞存活下来并生成转移灶的机会就大大提高了。


后续的实验则证明,抗氧化保护正是癌细胞在穿越淋巴系统时的“美好”收获。


▲黑色素瘤细胞(上方)穿过淋巴结时(图片来源:参考资料[3];Credit: UT Southwestern Medical Center)


通过代谢组学的分析,研究人员发现,癌细胞会从淋巴液里吸收含有油酸酯的脂质成分,从而往自己的细胞膜上掺入很多油酸。作为一种单不饱和脂肪酸,油酸就像是保护涂层,可以让癌细胞细胞膜上原有的多不饱和脂肪酸不容易被氧化。


这些在淋巴液里待过的癌细胞随后进入血液时,因为有了这层保护膜,表现得无惧氧化应激环境,存活和转移能力显著增强。


▲本研究示意图(图片来源:参考资料[2])


“为什么癌细胞最初很有可能通过淋巴转移,我们现在对这个问题有了更深的认识。”Morrison博士总结说,“或许我们可以通过靶向淋巴中的保护机制研发药物,在癌症转移早期进行治疗。”


这项发现的重要性也让《自然》杂志为此专门配上了新闻评论。专家在文中指出,上述结果为我们了解淋巴提供的保护环境迈出了第一步,同时也带来了更多疑问:比如,淋巴液中含有油酸酯的脂质成分来源于什么?饮食、肥胖程度或临床治疗会不会引起淋巴液中脂质成分的变化?


我们期待科学家们的后续研究揭示更多的答案,早日带来预防和减少癌症转移风险的新疗法,造福全世界的癌症患者。


参考资料

[1] Jessalyn M. Ubellacker et al., (2020) Lymph protects metastasizing melanoma cells from ferroptosis. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2623-z

[2] Barbara M. Grüner & Sarah-Maria Fendt (2020) Cancer cells stock up in lymph vessels to survive. Nature. DOI: 10.1038/d41586-020-02383-5

[3] The secret of lymph: How lymph nodes help cancer cells spread Retrieved Aug. 23, 2020 from https://medicalxpress.com/news/2020-08-secret-lymph-nodes-cancer-cells.html

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