約翰斯·霍普金斯大學(xué)的研究人員報(bào)告說(shuō)，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)變形蟲(chóng)中的一種機(jī)制，通過(guò)重置對(duì)驅(qū)動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)的自然發(fā)生的內(nèi)部信號(hào)事件的敏感性，迅速改變細(xì)胞遷移的方式。3月28日在線發(fā)表在“自然細(xì)胞生物學(xué)”雜志上的一份報(bào)告中描述的這一發(fā)現(xiàn)表明，細(xì)胞的遷移行為可能不像以前認(rèn)為的那樣“硬連線”，研究人員說(shuō)，并提出了尋找操縱方法的未來(lái)可能性?？刂埔恍┲旅募?xì)胞遷移形式，包括癌癥轉(zhuǎn)移。

“在體內(nèi)不同的組織中，細(xì)胞根據(jù)其遺傳特征和環(huán)境采用不同的遷移方式，”約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究生，研究的主要作者Yuchuan Miao說(shuō)。“這使他們能夠更好地執(zhí)行特定任務(wù)。”例如，白細(xì)胞有節(jié)奏地延伸小突起，允許它們擠過(guò)血管，而皮膚細(xì)胞滑動(dòng)，如移動(dòng)“粉絲”，以關(guān)閉傷口。

另一方面，苗說(shuō)，不受控制的細(xì)胞遷移導(dǎo)致疾病，包括癌癥和動(dòng)脈粥樣硬化，這兩種疾病在美國(guó)是主要的致死原因。腫瘤細(xì)胞遷移到體內(nèi)遠(yuǎn)處或轉(zhuǎn)移，是大多數(shù)癌癥患者死亡的原因，有缺陷的白細(xì)胞遷移導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化和炎癥性疾病，如關(guān)節(jié)炎，影響5400萬(wàn)美國(guó)人，每年花費(fèi)超過(guò)1250億美元在醫(yī)療支出和收入損失。

根據(jù)資深作者Peter Devreotes博士的說(shuō)法，由于細(xì)胞以不同的方式遷移，許多已經(jīng)設(shè)計(jì)用于預(yù)防遷移的藥物只能在狹窄的范圍內(nèi)工作，而且很少能夠輕微有效，這有助于尋找控制遷移開(kāi)關(guān)和治療遷移相關(guān)疾病的新策略。 .D。，約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究所細(xì)胞生物學(xué)系教授兼主任。

Devreotes補(bǔ)充說(shuō)：“人們一直認(rèn)為細(xì)胞是通過(guò)它們的外觀和遷移方式進(jìn)行打字的;我們的工作表明我們可以在幾分鐘內(nèi)改變細(xì)胞的遷移模式。”

對(duì)于這項(xiàng)新研究，Devreotes和他的團(tuán)隊(duì)專注于化學(xué)信號(hào)分子如何激活運(yùn)動(dòng)機(jī)械以產(chǎn)生突起，細(xì)胞“腳”是遷移的第一步。為此，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種盤基網(wǎng)柄菌(Dictyostelium discoideum)菌株，這種變形蟲(chóng)可以類似于白細(xì)胞的方式自我移動(dòng)。工程化的變形蟲(chóng)通過(guò)將酶Inp54p快速移動(dòng)到細(xì)胞表面而對(duì)化學(xué)雷帕霉素起反應(yīng)，其中它破壞了信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。這些細(xì)胞還含有熒光蛋白或“標(biāo)記物”，它們點(diǎn)亮并顯示研究人員何時(shí)何地發(fā)揮信號(hào)分子的作用。

實(shí)驗(yàn)表明，工程細(xì)胞在Inp54p募集的幾分鐘內(nèi)改變了它們的遷移行為。研究人員稱之為“振蕩器”的一些細(xì)胞首先在細(xì)胞邊緣周圍伸出突起，然后突然將它們拉回來(lái)，在重復(fù)循環(huán)之前短時(shí)間內(nèi)移動(dòng)。熒光標(biāo)記顯示這些周期對(duì)應(yīng)于完全激活和失活的交替周期，與正常細(xì)胞中觀察到的小突發(fā)活動(dòng)相反。

其他細(xì)胞開(kāi)始作為“粉絲”滑行，具有以持續(xù)信號(hào)傳導(dǎo)活動(dòng)為特征的廣闊突起區(qū)域。

Devreotes將細(xì)胞表面的信號(hào)傳導(dǎo)行為描述為一系列激活的信號(hào)分子波，它們?cè)诩?xì)胞運(yùn)動(dòng)機(jī)制擴(kuò)散時(shí)打開(kāi)它們。在它們的正常狀態(tài)下，細(xì)胞自發(fā)地發(fā)起信號(hào)傳導(dǎo)事件以形成產(chǎn)生小突起的短壽命波。

相反，振蕩器具有更快的信號(hào)波，其在到達(dá)之前到達(dá)整個(gè)細(xì)胞邊界以產(chǎn)生突起。風(fēng)扇也顯示出擴(kuò)展的波浪，不斷地激活細(xì)胞前部而不會(huì)到達(dá)細(xì)胞后部，從而產(chǎn)生寬而持久的突起。

科學(xué)家表示他們的實(shí)驗(yàn)表明他們看到的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)變化是由于降低形成波所需的信號(hào)活動(dòng)的閾值水平所致。也就是說(shuō)，具有較低閾值的單元更可能產(chǎn)生波，并且一旦啟動(dòng)，激活信號(hào)隨著每個(gè)步驟進(jìn)一步擴(kuò)展。

Devreotes表示，該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供了似乎是信號(hào)分子波驅(qū)動(dòng)遷移行為的第一個(gè)直接證據(jù)。以前，他的實(shí)驗(yàn)室顯示了信號(hào)和遷移之間的聯(lián)系，但沒(méi)有專門檢查波。

在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中，Devreotes和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們可以招募不同的蛋白質(zhì)來(lái)改變細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性，他說(shuō)，改變閾值是一種可以改變行為的一般細(xì)胞特性 - 無(wú)論細(xì)胞如何遷移。他的團(tuán)隊(duì)還能夠通過(guò)阻斷各種信號(hào)傳導(dǎo)活動(dòng)來(lái)恢復(fù)粉絲和振蕩器的正常運(yùn)動(dòng)，為可以設(shè)計(jì)用于控制遷移的藥物提出新的目標(biāo)。

Devreotes警告說(shuō)，變形蟲(chóng)中發(fā)生的事情可能與人類細(xì)胞中沒(méi)有確切的對(duì)應(yīng)物，但他實(shí)驗(yàn)室的研究表明，他們發(fā)現(xiàn)的波信號(hào)機(jī)制之類的東西也在人體細(xì)胞中起作用。

苗說(shuō)，最重要的是“我們現(xiàn)在知道我們可以改變信號(hào)波的行為來(lái)控制細(xì)胞突起的類型。當(dāng)細(xì)胞有不同的突起時(shí)，它們有不同的遷移模式。當(dāng)我們了解細(xì)胞之間的本質(zhì)區(qū)別時(shí)“遷移模式，我們應(yīng)該有更好的方法來(lái)控制疾病狀況。”