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《自然》:真是绝了!科学家发现癌细胞竟会把自己伪装成比正常细胞健康的“赢家”,然后通过未知手段干掉健康的邻居

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小时候经常听父母说,“你不好好学习多掌握一门技能,怎么在社会激烈的竞争中活下来”。哎我现在不是活得也挺好,虽然房车不自由,但好歹小龙虾自由啊。有吃有喝,这日子就过得下去了。


然而细胞们竞争压力比我们大得多。万万没想到,身体内每个细胞都时刻盯着自己邻居的健康状况,万一有哪个细胞表现得稍稍落后,马上就会被大部队主动淘汰掉!


今日《自然》杂志发表了一项来自西班牙科学家团队的成果,研究者们发现了人体细胞中一种全新的细胞竞争机制,“健康指纹”[1]。而癌细胞可以利用这种机制,伪装成超级健康的细胞,把周围正常细胞残酷淘汰掉


哇,替细胞们感觉鸭梨山大啊~

零和博弈游戏……

图源 | pixabay

这个“健康指纹(fitness fingerprints)”其实指的是一种特别的细胞表面蛋白,名字也很好玩,叫做花蛋白(Flower,FWE)。研究者们第一次发现它的神奇作用,是在果蝇身上[2]。


这个蛋白很有趣,虽然它是由单个基因表达的,但是在转录过程中,会有两种不同的RNA剪接方式,最终生成两种不同的蛋白亚型,FWE-win和FWE-lose


看名字,赢家组和输家组,身份一目了然。表达FWE-win表示细胞年轻、健康,而表达FWE-lose就说明细胞老化、受损。看这两种蛋白的相对数量,就能判定细胞的强弱。


实际上,组织中的细胞们时刻都在观察邻居的健康状况。如果某个细胞表现得更loser,那么其他的winner就会把它消除掉,以保证整个组织的健康和完整。要注意的是,这个机制得紧挨着的细胞之间才有作用。


Loser没有生存下去的价值……说着说着我眼泪都要掉下来了……

图源 |  giphy.com

这个优胜劣汰的机制虽然听上去残酷了点儿,但是对组织的正常发育、损伤后组织再生和防止早衰还是非常重要的,可以说是一个保护我们健康的正向机制。


除非它被肿瘤劫持了。


也不知道癌细胞在哪里学的,它们也能表达FWE-win,而且比正常的健康细胞邻居数量更多。这样一来,在只认健康指纹的细胞们眼中,癌细胞就变成了一个身高体壮肌肉多的超级健康偶像,反而衬得原本健康的细胞像个loser。


结果可想而知。


通过高超的伪装技巧,癌细胞诱骗正常组织杀掉了它健康的邻居,给自己的生长腾出了空间,实在是非常的狡猾。


这项发现在2010年的时候发表在了《发育细胞》上,当时研究者们想,虽然FWE这个基因是广泛保守的,但是人类中未必也有同样的机制。


“健康指纹可以非常有用,但考虑到它会让肿瘤更有侵袭性,健康指纹也会带来显著的癌症风险。对于果蝇这样的短命物种来说,这样的权衡尚且接受,但对人类这样的长寿物种来说,风险就太大了。”通讯作者如是说。


然而谁能料到,健康指纹竟然在人类中也存在!


研究者找到了人体内的同源FWE基因,一般来说会叫它C90RFT或CACFD1,不过咱们把它记成hFWE就行了。


这个hFWE同样会通过RNA剪接产生不同的产物,与果蝇不一样的是,人体内共存在四种FWE蛋白,就按数字排序命名吧。其中hFWE1、hFWE3是FWE-lose,hFWE2、hFWE4是FWE-win


看这张动图,红色的是表达hFWE-2的细胞,绿色的是表达hFWE-1的细胞。它俩放在一起培养,最开始还是一片绿,很快loser就被干掉,变得红色更多了。


惨!


那么人类肿瘤能利用hFWE么?


研究者找来了四种人类组织样本,恶性肿瘤、良性肿瘤、肿瘤附近组织和正常组织。前两种选择的是人类乳腺癌和结直肠癌,后两类也是取的对应患者的组织。


接下来就是分析这四种组织中FWE-win和FWE-lose的含量了。结果很能说明问题,咱们总结成几条来说。


第一,正常组织中FWE整体表达就不多,FWE-lose比FWE-win要少


第二,无论良性肿瘤还是恶性肿瘤,FWE-win表达显著增加,而且恶性肿瘤比良性肿瘤多


第三,最可怕的是,肿瘤附近组织似乎被肿瘤影响了,它们明显表达了更高水平的FWE-lose,细胞死亡组织丢失的程度也更高,恶性肿瘤周边尤甚。

表达FWE-win的肿瘤会诱导周边组织表达FWE-lose

这个变化大到什么程度:只看细胞间FWE-win和FWE-lose的水平,判断是不是恶性肿瘤能有86.3%的准确率


得,甭猜啦,人类肿瘤也会伪装精神领袖。肿瘤自己高表达FWE-win,同时还诱使附近细胞表达FWE-lose,两相结合共同促进恶性肿瘤生长。


我能说啥,我只能给自己点首loser。


好在,搞清楚了其中奥妙,癌细胞的小心思我们也可以利用一下。既然癌细胞的扩张要依赖健康指纹,那从中作梗说不准就能一定程度上遏制肿瘤了。


简而言之,让癌细胞和基质细胞分别处于win/lose状态,给小鼠接种!


果然,如果基质能够胜过癌细胞,那么小鼠可能就不会长出肿瘤了。不过直接用发卡RNA去拮抗FWE,只能说减少了肿瘤的体积、抑制了肿瘤发展,还达不到消除癌细胞的目的。

竞争结果一目了然

为了让治疗效果更好,研究者尝试结合化疗。这个就非常成功了,看图!

hFWE shRNA+化疗能够大幅度杀灭肿瘤

但是吧,这个健康指纹机制基本还是个黑匣子机制。Loser细胞是怎么死的呢?FWE什么时候表达成win什么时候表达成lose是谁控制的呢?一个RNA为啥会有不同的剪接方式?促癌突变和FWE有没有关系?


只能说生命真复杂,细胞压力真大。


而我现在要去努力工作了,我可不想被淘汰啊!

参考资料:

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-019-1429-3

[2]https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(10)00218-2?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1534580710002182%3Fshowall%3Dtrue

[3]https://www.nature.com/articles/d41586-019-02161-y#ref-CR4

[4]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-07/ccft-oc071919.php


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