用于分割染色體的3-D細胞環(huán)境關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)可以解釋癌癥的標志
對于某些細胞,背景就是一切?;羧A德休斯醫(yī)學研究所調(diào)查員Angelika Amon及其同事發(fā)現(xiàn),細胞從其原生環(huán)境中拔出,無法正確分割染色體。
2018年8月23日在Cell雜志中描述的意外發(fā)現(xiàn)可能對試圖在實驗室中培養(yǎng)人體組織的科學家產(chǎn)生重大影響。這些結(jié)果也可能有助于解釋為什么染色體錯誤在癌細胞中猖獗 - 癌癥生物學中一個懸而未決的問題。Amon說,腫瘤可以改變細胞外部環(huán)境的結(jié)構(gòu)。她的團隊的工作表明,這些變化可能足以掩蓋染色體分裂。
科學家經(jīng)常在塑料盤子上生成平坦的細胞。以這種方式生長的肝細胞在細胞分裂期間分裂它們的染色體是非常糟糕的。相反平分染色體兩者之間的子代細胞,肝細胞有時會離開染色體落后。
麻省理工學院的細胞生物學家Amon說,這種錯誤可能會破壞細胞的遺傳物質(zhì)錯誤,這些錯誤可能會使實驗室中的肝臟生長受到挑戰(zhàn)。“增長的肝臟是再生醫(yī)學的圣杯,”她說。也許沒有人能夠做到這一點,因為在盤子中生長的肝細胞“變得如此混亂,以至于它們不再起作用,”她補充道。新結(jié)果暗示可能有更好的方法。
與現(xiàn)在在懷特黑德生物醫(yī)學研究所的細胞生物學家Kristin Knouse及其同事一起,Amon將在培養(yǎng)皿中生長的肝細胞中的細胞分裂與用小鼠分裂的肝細胞的細胞分裂進行了比較。
正如所料,染色體錯誤堆積在實驗室培養(yǎng)皿中生長的小鼠肝細胞中。但是,當研究人員觀察小鼠肝臟內(nèi)生長的細胞時,某些染色體分離缺陷并未發(fā)生。“我們對后見之明成為該領(lǐng)域的重要文物感到好奇,”阿蒙說。
這適用于其他細胞類型。研究人員發(fā)現(xiàn),來自小鼠乳腺和皮膚的細胞在染色體分裂方面表現(xiàn)出相似的差異,這取決于它們的環(huán)境。這些結(jié)果表明,組織賦予的外力有助于引導每個細胞內(nèi)的染色體。這種組織范圍的控制“模糊了細胞結(jié)束和另一個細胞開始的過渡,”Amon說。
Knouse說,外部環(huán)境控制細胞固有的東西,就像染色體分離一樣,這似乎很奇怪。但是,在體內(nèi),某些類型的細胞屬于較大的結(jié)構(gòu)。“在任何時候,這些細胞都不會自由掙脫并單獨起作用,因為這樣做會破壞組織的結(jié)構(gòu)和功能,”她說。Knouse補充說,作為一種權(quán)衡,也許這些細胞已經(jīng)變得依賴于更大的組織來實現(xiàn)它們的一些內(nèi)在功能。
研究人員還不知道外部環(huán)境究竟如何影響細胞的染色體分裂,盡管它們有一些提示。稱為整合素的分子可能通過間接改善染色體與有絲分裂紡錘體的附著而發(fā)揮作用,有絲分裂紡錘體是將細胞中的染色體分開的裝置。
結(jié)果可以幫助科學家理解為什么癌細胞通常具有異常的染色體數(shù)目。研究人員說,腫瘤可以改變它們形成的組織的結(jié)構(gòu),這種變化可能會刺激染色體問題。“然后,一旦你開始獲得和丟失整個染色體,你就會變得更加遺傳,”阿蒙說。這種不穩(wěn)定性會使癌癥變得激進。
她說,更廣泛地說,新的發(fā)現(xiàn)表明應該在正確的背景下研究細胞。“我們需要從塑料盤上的二維培養(yǎng)細胞繼續(xù)前進,而實際上,它們是三維器官的一部分。”
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