原創(chuàng)生物世界生物世界收錄于話題#疾病研究140#科學(xué)新知120
撰文|
編輯|王聰
排版|水成文
癌細(xì)胞是一類生命力極為頑強(qiáng)的細(xì)胞，它們通過分泌細(xì)胞因子來逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)的搜捕，它們通過不斷增殖和擴(kuò)散來擴(kuò)充生存空間，它們通過不斷變異來形成異質(zhì)性以免被一網(wǎng)打盡。這種特點(diǎn)促使疾病成為了最難醫(yī)治的病癥之一。
2021年7月2日，意大利腫瘤商會研究中心和阿姆斯特丹學(xué)院的研究人員在子刊上發(fā)表了題為：oftheuponbyLC3-的研究論文。
該研究發(fā)覺了癌細(xì)胞生命力頑強(qiáng)的又一特點(diǎn)：在承受細(xì)胞膜破損的致命傷害時，癌細(xì)胞通過一種特殊的細(xì)胞機(jī)制——大型胞飲作用（），即吞掉包圍它們的部份細(xì)胞膜來修補(bǔ)破損的細(xì)胞膜。
更重要的是，這一過程涉及了一個之前未知的膜重組機(jī)制，并將其命名為LC3相關(guān)的小型胞飲作用（LAM），這也為未來肝癌醫(yī)治提供了一個新的方向。
無論是正常細(xì)胞還是癌細(xì)胞，細(xì)胞膜都是非常重要的結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜好似是我們的皮膚，當(dāng)我們的皮膚破損時，我們會更容易感染病菌。但對于細(xì)胞而言，其內(nèi)部是流體，假如細(xì)胞膜破了個洞細(xì)胞膜損傷，這么細(xì)胞質(zhì)的內(nèi)含物都會下來，細(xì)胞也會急劇死亡。
因而，細(xì)胞膜的完整性與細(xì)胞生存密切相關(guān)，一旦細(xì)胞膜發(fā)生損傷就必須立刻對其進(jìn)行修補(bǔ)。對此，之前的研究表明，有核細(xì)胞的質(zhì)膜修補(bǔ)機(jī)制依賴于內(nèi)吞、胞吐和膜開裂等基本生物學(xué)過程，以及包括膜聯(lián)蛋白家族成員在內(nèi)的各類蛋白質(zhì)。
這種最初的修補(bǔ)過程一般在10到45秒內(nèi)發(fā)生，但值得注意的是，僅僅是細(xì)胞膜結(jié)疤還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為了恢復(fù)正常的細(xì)胞功能，膜破損的細(xì)胞還面臨著膜重組的問題。這項研究表明，癌細(xì)胞可以借助小型胞飲作用來應(yīng)對質(zhì)膜損傷。
在實(shí)驗室中，研究團(tuán)隊使用激光在癌細(xì)胞膜上射出小孔因而破壞癌細(xì)胞膜。研究人員發(fā)覺，這種癌細(xì)胞通過激活損壞細(xì)胞膜上與小型胞飲作用相關(guān)的蛋白來應(yīng)對質(zhì)膜損傷。當(dāng)膜重新封閉后，癌細(xì)胞從修補(bǔ)部位產(chǎn)生大的巨噬小體，最終凸顯出自噬相關(guān)LC3B蛋白陰性。
激光損傷引起質(zhì)膜修補(bǔ)區(qū)周圍產(chǎn)生ATG7依賴的LC3陰性水泡
進(jìn)一步研究顯示，這一過程涉及了一種之前未知的膜重組機(jī)制，它不依賴于傳統(tǒng)的ULK1、ATG13和WIPI2等蛋白，但依賴于ATG7、p62和。內(nèi)化的胞吞小體在細(xì)胞質(zhì)中通過滲透作用不斷收縮，最終與溶酶體融合而被降解。
因而，研究團(tuán)隊將這一過程稱為LC3相關(guān)的小型胞飲作用（LAM）。她們發(fā)覺，LAM在初始膜重新封閉幾分鐘后觸發(fā)，驟然內(nèi)化和降解損壞膜，并恢復(fù)正常的質(zhì)膜組成和功能。
質(zhì)膜初步修補(bǔ)后，小型胞飲作用被激活
該論文得通信作者院士表示：“這項研究提供了關(guān)于癌細(xì)胞怎樣生存的特別基本的知識。這項研究還發(fā)覺，假如這個過程被抑制，癌細(xì)胞都會死亡，這表明小型胞飲作用可能是未來肝癌醫(yī)治的一個目標(biāo)。”
內(nèi)化的胞吞小體通過滲透作用在細(xì)胞質(zhì)中收縮，并與溶酶體融合
轉(zhuǎn)移擴(kuò)散，是許多晚期肺癌的表現(xiàn)之一，同時也是最無法醫(yī)治的情況。屆時，病人的癌細(xì)胞的附著能力增長甚至完全失去，其遷移能力也急劇提高，造成癌細(xì)胞從原生部位隨血液或淋巴系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到其他身體部位細(xì)胞膜損傷，最終產(chǎn)生新的癌癥。在這些情況下，病人就仿佛被公審死緩，幾乎難以醫(yī)治。
值得注意的是，當(dāng)癌細(xì)胞擴(kuò)散到腰部組織時，它們的細(xì)胞膜也顯得非常容易損傷。實(shí)際上，在這項研究之前，英國腫瘤商會的研究團(tuán)隊就展示了癌細(xì)胞怎樣使用另一種技術(shù)來修補(bǔ)細(xì)胞膜，即通過扎牢損壞部份，猶如蟒蛇扔掉尾巴一樣。
現(xiàn)在，研究人員發(fā)覺，癌細(xì)胞，非常是侵襲性癌細(xì)胞可能更偏向于使用小型胞飲作用來修補(bǔ)自身損壞的細(xì)胞膜。由于這種細(xì)胞膜內(nèi)吞后可以被溶酶體降解，致使癌細(xì)胞有機(jī)會重復(fù)使用這種膜成份。鑒于癌細(xì)胞分裂頻繁，而生成新細(xì)胞又須要大量的能量和物質(zhì)，因而這些循環(huán)借助方法似乎對癌細(xì)胞更為有利。
胞吞小體的產(chǎn)生與大胞飲作用密切相關(guān)
目前，研究團(tuán)隊仍在進(jìn)一步探求癌細(xì)胞的細(xì)胞膜修補(bǔ)機(jī)制。該研究的第一作者StineS?nder博士后解釋道：“我們將繼續(xù)研究癌細(xì)胞是怎樣保護(hù)細(xì)胞膜的，非常是與小型胞飲作用有關(guān)的機(jī)制。我們覺得損壞細(xì)胞膜的第一次修復(fù)有點(diǎn)粗糙，然后須要對膜進(jìn)行更徹底的修補(bǔ)，而這可能成為癌細(xì)胞的另一個弱點(diǎn)！”
論文鏈接：