重磅 | 踏破铁鞋无觅处 终于发现胰腺癌的转移机制!

胰腺癌转移原因终于为人所知,这是一项重大发现。通过把患者组织中生长的类器官,移植到患病小鼠中, 研究小组发现了一种能重新编码增强子的表观遗传因素, 它将癌细胞倒带到一个更原始的发育状态, 早至追溯到胰腺的形成过程。这个过程中细胞迅速繁殖, 而且固定在组织中的位置。

为了了解胰腺癌转移的原因, CSHL小组从六只老鼠采集了细胞,来培养成对的胰腺类器官,即在三维培养基中发育的细胞球。小鼠的基因突变,诱发了胰腺导管癌。每只小鼠中, 正常的胰胆管细胞与同一动物的其他细胞分三不同阶段进行比较: 未出现恶性、恶性和转移。这样, 团队就能对细胞进行区分。实验表明, 癌细胞通过基因增强子的表观遗传重组后就能够转移。此时,癌细胞恢复到早期的发育状态, 其特点是不断增殖且更具流动性。

细胞是有记忆,就像人一样。他们保留自身存在初期的分子标记,引导自身一步步发展。最近发表的研究显示, 癌变的细胞可能利用这些早期记忆来转移, 或扩散到体内更远的地方。

这项研究在线发布于《细胞》杂志。 它为癌细胞转移的解释提供有力的证据。癌细胞转移是大多数癌症患者死亡的原因,尤其是较常见的胰腺癌类型,胰腺导管腺癌(PDA)。

CSHL首席调查员,副教授Christopher Vakoc认为,癌细胞获得传播的能力, "记住" 一个发展计划休眠, 因为他们最早的日子, 意味着每个细胞, 在某种意义上, 就像一个上膛的枪。

癌细胞在恢复了“沉睡”的早期发育状态的记忆后便能扩散,证明这一点后,就意味着每个细胞在某种程度上,都是上好了膛的枪。

博士后调查员Jae-Seok Roe 和 Chang-Il Hwang在CSHL的 Vakoc 和 Tuveson 实验室分别进行了实验, 试图找出未知的癌细胞转移机制。他们专注于胰腺细胞, 因为几乎每一例胰腺癌最终结果都是转移, 发展迅速并导致死亡。胰腺癌确诊后5年内存活率仅有8%。

众所周知,癌症的发生受遗传因素影响, 但癌的扩散机制却一直是个谜。Vakoc 小组的新发现癌转移有表观遗传因素影响。该研究小组采用的胰腺类器官技术是由cshl 癌症中心主任, Lustgarten 基金会研究所所长David Tuveson教授的实验室开发的。通过培养类器官,研究员能分三个不同阶段,比较每只小鼠中正常的胰胆管细胞和其他细胞,即未出现恶性、恶性和转移的细胞。"重要的是, 团队就能对细胞进行区分, 这在理解癌症机制方面非常重要, "Hwang博士说。

"肿瘤的形成是在基因层面上驱动的,"Roe博士说, "但它的扩散不一定与DNA序列的直接改变有关。这是在他们对胰腺类器官的分析证实的。与非癌性细胞和肿瘤类器官细胞相比, 具有转移能力的细胞中增强子序列中发生的改变令人瞠目结舌。所有的细胞都含有这些基因组元素, 通常细胞用来启动基因。Vakoc 说: "我们证实了, 细胞的增强子要经过重新编码才能使其具备转移能力,事实上,细胞的整个“通信网络”都要改变。”

研究小组追踪了生物分子FOXA1, 若它的活跃程度提高,就会导致重新编码。FOXA1通常活跃于细胞的发育早期, 随后进入休眠状态。新的研究表明, 在癌细胞中, FOXA1的活动使细胞回到早期发育状态——即胰腺形成、细胞增殖、移动, 位置渐渐固定——这些都是器官发育走向成熟过程的特征。

“胰腺转移癌中的细胞正是'回忆’起了胚胎时期的记忆。”Vakoc博士说。FOXA1的激活是一种表观遗传机制,而不是遗传机制。它诱发增强子重新编码,使得癌细胞得到转移能力。这至少解释了这类型胰腺癌的转移原因,也可能适用于其他类型癌症的转移。

Vakoc博士总结说 说: "从我们的结果看来, 重新编码增强子能够使癌细胞得到转移能力, 这似乎是个挺合理的解释。”

来源 | 爱诺美康翻译部原创编译  Enhancer Reprogramming Promotes Pancreatic Cancer Metastasis. Cell, 2017; DOI: 10.1016/j.cell.2017.07.007

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