子科生物报道:通过一个复杂的、自我强化的反馈机制,结直肠癌细胞通过驱动周围的健康肠道细胞死亡,为自己的扩张创造了空间——同时也促进了自身的生长。这个反馈回路是由先天免疫系统的一个激活物驱动的。德国癌症研究中心(DKFZ)和海德堡大学的研究人员在果蝇的肠道组织中发现了这种机制。
一个器官或组织要维持良好的功能状态,一方面需要细胞生长和分化的平衡,另一方面需要有缺陷的细胞的消除。肠上皮是这种平衡的一个很好的例子,被称为“组织稳态”:肠隐窝中的干细胞不断产生祖细胞,这些祖细胞进一步分化,取代迅速恶化的肠黏膜成熟细胞。
生长需要组织结构的不断动态重组:有缺陷的细胞必须在机械力的作用下离开组织。肿瘤细胞破坏了这种微妙的平衡结构:它们积极地为自己的扩张腾出空间。直到现在,人们还不知道它们是如何做到这一点的。
来自德国癌症研究中心和海德堡大学的周军、埃里卡·瓦伦蒂尼和迈克尔·布特罗斯现在已经研究了果蝇肠道上皮的这些过程,果蝇的肠道上皮结构与哺乳动物的肠道相似。通过阻断重要的BMP信号通路,研究人员在果蝇肠道中触发了大量肿瘤。利用这个模型,他们揭示了癌细胞是如何通过一种复杂的、自我强化的反馈效应来加速自身生长的。
首先,肿瘤细胞通过作用于细胞粘附而撕裂组织结构。由此引起的肠细胞机械粘附的改变激活了邻近肠细胞的应激敏感信号通路,进而导致激活og基因,促进程序性细胞死亡(凋亡):该团队能够在单个肿瘤细胞周围的肠道细胞中检测到大量启动凋亡的蛋白质。
推测可能是由于死亡的肠细胞释放了细胞因子,肿瘤细胞中促进生长的JAK/Stat信号通路被激活,导致肿瘤进一步扩散。
研究小组还发现,免疫激活剂PGRP-LA在这一过程中是必需的。当PGRP-LA被关闭时,更少的结肠细胞通过凋亡死亡,肿瘤生长也会减慢。“结肠癌细胞显然劫持了先天免疫系统的信号分子,并为自己的目的滥用它。这样一来,它们就一举两得了:它们通过清除自身环境中的肠道细胞为自身的扩张腾出空间,同时还为自身的生长提供了动力。”未来的研究将确定同样的机制是否也在人类肠道肿瘤的扩散中发挥作用。
Jun Zhou, Erica Valentini und Michael Boutros: Microenvironmental innate immune signalling and cell mechanical responses promote tumor growth. Developmental Cell 2021, DOI: 10.1016/jdevcell.2021.06.007