Nat.Commu.｜這些基因可預測癌症轉移、患者預期壽命！

腫瘤是威脅人類健康的頭號疾病，得了腫瘤並不可怕，可怕的是腫瘤轉移。當腫瘤大小在1—2釐米，尚未被發現之前，癌細胞就已經開始轉移。每克腫瘤組織每天可向血液中釋放300—400萬個癌細胞，脫落的癌細胞隨血液或淋巴流佈全身，一旦條件成熟，散落的癌細胞會像種子一樣在身體的任何組織器官種植，並迅速生長起來，破壞臟器功能，最終導致病人死亡。如何抑制癌細胞擴散一直是研究的熱點。

腫瘤是威脅人類健康的頭號疾病，得了腫瘤並不可怕，可怕的是腫瘤轉移。當腫瘤大小在1—2釐米，尚未被發現之前，癌細胞就已經開始轉移。每克腫瘤組織每天可向血液中釋放300—400萬個癌細胞，脫落的癌細胞隨血液或淋巴流佈全身，一旦條件成熟，散落的癌細胞會像種子一樣在身體的任何組織器官種植，並迅速生長起來，破壞臟器功能，最終導致病人死亡。如何抑制癌細胞擴散一直是研究的熱點。

近

日，美國加州大學聖地亞哥分校生物工程和生物信息學家發現了腫瘤微環境引發腫瘤細胞遷移行為的具體方式。研究人員發現，當腫瘤細胞過度集中於機體的有限微環境時，這些細胞就會啟動一組特定的基因並開始形成類似於血管的結構，從而促進癌症的轉移。

該研究對應文章則發表於最新上線的Nature Communications雜誌，題目為3D collagen architecture induces a conserved migratory and transcriptional response linked to vasculogenic mimicry。

腫瘤中的類似血管結構

早在數年之前，臨床科學家和腫瘤醫生便在腫瘤患者的實體瘤中發現了這些類似於血管的組織結構，這些類似於血管結構的形成與一些最具侵襲性的癌症密切相關。然而，癌細胞和腫瘤組織形內成這種血管結構的根本原因卻一直未被科學家所闡明。

在這項最新的研究中，研究人員對腫瘤細胞和組織如何開啟“血管”表達基因並隨即發生轉移的具體機制進行了充分的闡述。

癌細胞轉移的關鍵所在

腫瘤細胞的轉移與擴散是導致90％癌症相關死亡的主要原因，而在這項研究中，加州大學科學家發現了一組能夠預測癌症患者預期壽命的基因，除了預測癌症患者的預期壽命之外，這些基因還能幫助研究人員預測具體腫瘤是否會在包括乳腺癌，肺癌，胰腺癌和腎癌在內的9種癌症中轉移。

研究人員將發生了擴散的癌細胞放置於他們建立的3D膠原基質中進行觀察。他們發現這些細胞會在由短纖維和小孔（與長纖維和大孔相對）構成的基質包圍時變成類似於血管的結構，同時，研究人員還發現惡性腫瘤細胞在發生這一改變的同時能夠更好地適應他們所存在的機體微環境。

文章的第一作者，Fraley實驗室博士生Daniel Ortiz Velez說：“我們之前認為把癌細胞放入這個更加狹小的環境中將會阻止它們的傳播，但事實卻是恰恰相反。”

當研究人員再次將這些癌細胞轉移至傳統培養皿中時，這些細胞便停止了類似於血管結構的構成行為。

揭祕與癌症擴散相關基因

通過進一步的鑽研，研究人員發現癌細胞的類似行為是由特定基因的表達引起的，他們將能夠被這種短纖維小孔3D膠原基質誘導的癌細胞表型稱為CINP。當把這些細胞放入一個受限制的環境中時，這些細胞基本就會對基因表達進行重新調整。 “這幾乎就像矩陣編碼基因模塊一樣。”Fraley說。

另外，研究人員在一系列人類癌症基因表達和組織學數據庫中進一步確定了與癌細胞環境適應性密切相關的基因，這些基因同時可以作為包括患者年齡在內多種因素的癌症轉移評估指標。

研究人員表示，由癌細胞構成的微血管結構可以幫助血液有效流通，促進腫瘤組織和細胞對營養物質的攝取。研究人員推測，這一現象也使癌細胞更容易通過患者的血液擴散。

目前，Fraley計劃對這一方法進行進一步的驗證，尋找分子靶點來阻止癌細胞的類似轉化。

參考資料：

D. O. Velez et al. 3D collagen architecture induces a conserved migratory and transcriptional response linked to vasculogenic mimicry, Nature Communications (2017). DOI: 10.1038/s41467-017-01556-7

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