約翰斯·霍普金斯大學(xué)的研究人員報告說，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)變形蟲中的一種機制，通過重置對驅(qū)動這種運動的自然發(fā)生的內(nèi)部信號事件的敏感性，迅速改變細胞遷移的方式。3月28日在線發(fā)表在“ 自然 - 細胞生物學(xué)”雜志上的一份報告中描述的這一發(fā)現(xiàn)表明，細胞的遷移行為可能不像以前認為的那樣“硬連線”，研究人員說，并提出了尋找操縱方法的未來可能性?？刂埔恍┲旅募毎w移形式，包括癌癥轉(zhuǎn)移。

“在體內(nèi)不同的組織中，細胞根據(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，該研究的第一作者Yuchuan Miao說。“這使他們能夠更好地執(zhí)行特定任務(wù)。” 例如，白細胞有節(jié)奏地延伸小突起，允許它們擠過血管，而皮膚細胞滑動，如移動“粉絲”，以關(guān)閉傷口。

另一方面，苗說，不受控制的細胞遷移導(dǎo)致疾病，包括癌癥和動脈粥樣硬化，這兩種疾病在美國是主要的致死原因。腫瘤細胞遷移到體內(nèi)的遠處或轉(zhuǎn)移，是大多數(shù)癌癥患者死亡的原因，有缺陷的白細胞遷移導(dǎo)致動脈粥樣硬化和炎癥性疾病，如關(guān)節(jié)炎，影響5400萬美國人，每年花費超過1250億美元在醫(yī)療支出和收入損失。

根據(jù)資深作者Peter Devreotes博士的說法，由于細胞以不同的方式遷移，許多已經(jīng)設(shè)計用于預(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)研究所細胞生物學(xué)系教授兼主任。

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

對于這項新研究，Devreotes和他的團隊專注于化學(xué)信號分子如何激活運動機制以產(chǎn)生突起，細胞“腳”是遷移的第一步。為此，他們設(shè)計了一種盤基網(wǎng)柄菌(Dictyostelium discoideum)菌株，這種變形蟲可以以類似于白細胞的方式自我移動。工程化的變形蟲通過將酶Inp54p快速移動到細胞表面而對化學(xué)雷帕霉素起反應(yīng)，其中它破壞了信號傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。這些細胞還含有熒光蛋白或“標記物”，這些蛋白質(zhì)點亮并顯示研究人員何時何地發(fā)揮信號分子的作用。

實驗表明，工程細胞在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”的一些細胞首先在細胞邊緣周圍伸出突起，然后突然再次將它們拉回來，在重復(fù)循環(huán)之前短時間內(nèi)移動。熒光標記顯示這些周期對應(yīng)于完全激活和失活的交替周期，與正常細胞中觀察到的小突發(fā)活動相反。其他細胞開始作為“粉絲”滑行，具有以持續(xù)信號傳導(dǎo)活動為特征的廣闊突起區(qū)域。

Devreotes將細胞表面的信號傳導(dǎo)行為描述為一系列激活的信號分子波，它們在細胞運動機制擴散時打開它們。在它們的正常狀態(tài)下，細胞自發(fā)地發(fā)起信號事件以形成產(chǎn)生小突起的短壽命波。

相反，振蕩器具有更快的信號波，其在到達之前到達整個細胞邊界以產(chǎn)生突起。風(fēng)扇也顯示出膨脹的波浪，不斷地激活細胞前部而不會到達細胞后部，從而產(chǎn)生寬而持久的突起。

科學(xué)家們說他們的實驗表明他們看到的細胞運動變化是由于降低了形成波所需的信號活動的閾值水平所致。也就是說，具有較低閾值的單元更可能產(chǎn)生波，并且一旦啟動，激活信號隨著每個步驟進一步擴散。

Devreotes表示，該團隊的實驗結(jié)果提供了似乎是信號分子波驅(qū)動遷移行為的第一個直接證據(jù)。以前，他的實驗室顯示了信號和遷移之間的聯(lián)系，但沒有專門檢查波。

在進一步的實驗中，Devreotes和他的團隊發(fā)現(xiàn)他們可以招募不同的蛋白質(zhì)來改變細胞運動性，他說，改變閾值是一種可以改變行為的一般細胞特性 - 無論細胞如何遷移。他的團隊還能夠通過阻斷各種信號傳導(dǎo)活動來恢復(fù)粉絲和振蕩器的正常運動，為可以設(shè)計用于控制遷移的藥物提出新的目標。

Devreotes警告說，變形蟲中發(fā)生的事情在人體細胞中可能沒有確切的對應(yīng)物，但他實驗室的研究表明，他們發(fā)現(xiàn)的波信號機制之類的東西也在人體細胞中起作用。

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