癌癥轉(zhuǎn)移 (metastasis) 是乳腺癌最重要的致死原因。癌細(xì)胞一旦轉(zhuǎn)移，幾乎難以治愈，但轉(zhuǎn)移是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。有研究表明，在癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程中，一種名為間充質(zhì)干細(xì)胞 (mesenchymal stem cell, MSC) 的體細(xì)胞會(huì)被癌細(xì)胞吸引到腫瘤附近，并起到促進(jìn)腫瘤發(fā)育及轉(zhuǎn)移的作用【1】。然而，癌細(xì)胞是如何利用MSC細(xì)胞協(xié)助自身轉(zhuǎn)移的，仍有爭議。近年來病理學(xué)家觀察到少數(shù)癌細(xì)胞有吞噬體細(xì)胞的現(xiàn)象，猜測吞噬現(xiàn)象 (engulfment) 可能與癌癥轉(zhuǎn)移有關(guān)【2,3】，但由于缺乏精準(zhǔn)可靠的實(shí)驗(yàn)方法，難以證實(shí)并量化吞噬現(xiàn)象的影響。
癌細(xì)胞的吞噬現(xiàn)象相對(duì)罕見，傳統(tǒng)方法可以定性觀察，但難以進(jìn)行量化分析。近年來不斷發(fā)展的微流體芯片 (microfluidic chip) 研究方法【4】，非常適合精確操縱單細(xì)胞并進(jìn)行高通量分析，因而大量應(yīng)用于生物學(xué)研究中。
近日，密西根大學(xué)安娜堡分校Celina G. Kleer團(tuán)隊(duì)在Cell Reports雜志上發(fā)表文章Mesenchymal Stem/Stromal Cell Engulfment Reveals Metastatic Advantage in Breast Cancer 。
在本研究中，作者開發(fā)了一種高通量微流體芯片，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的癌細(xì)胞-MSC細(xì)胞配對(duì)與培養(yǎng)，首次觀察到癌細(xì)胞吞噬MSC細(xì)胞的完整過程，并且通過量化分析多個(gè)乳腺癌細(xì)胞系的吞噬行為，發(fā)現(xiàn)良性細(xì)胞系幾乎不發(fā)生吞噬現(xiàn)象，而惡性細(xì)胞系中有4-6%會(huì)吞噬MSC細(xì)胞，證實(shí)吞噬行為是惡性癌細(xì)胞系的重要特征。
視頻. 癌細(xì)胞吞噬MSCs
有趣的是，即使在惡性癌細(xì)胞系中，仍有相當(dāng)比例的癌細(xì)胞沒有吞噬行為。為了進(jìn)一步探索吞噬現(xiàn)象與癌癥轉(zhuǎn)移的關(guān)系，作者利用微流體方法，完整地提取出具有吞噬性的癌細(xì)胞【5】，并將這些單細(xì)胞分別培養(yǎng)成細(xì)胞系。通過細(xì)胞行為學(xué)的體外實(shí)驗(yàn)，作者發(fā)現(xiàn)，相比于原本的惡性癌細(xì)胞系，這些吞噬性細(xì)胞系更容易快速遷移 (migration) ，具有更強(qiáng)的侵略性 (invasion) 及干性 (stemness) 。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，作者也發(fā)現(xiàn)吞噬性細(xì)胞系具有更強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力，能夠在小鼠體內(nèi)形成更大的腫瘤組織。
通過進(jìn)一步的全轉(zhuǎn)錄組分析 (whole transcriptome analysis) 實(shí)驗(yàn)，作者篩選出了控制吞噬行為的關(guān)鍵基因，并且發(fā)現(xiàn)這些基因與已知的人類乳腺癌致癌基因有相當(dāng)程度的重合。這些關(guān)鍵基因有望成為未來癌癥診斷及治療的標(biāo)靶，而本研究中所開發(fā)的高通量微流體芯片也可望用于預(yù)測乳腺癌腫瘤的轉(zhuǎn)移概率。
來自密西根大學(xué)安娜堡分校的Dr. Yu-Chih Chen 和 Dr. Maria E. Gonzalez為該論文的共同第一作者，Dr. Celina G. Kleer為通訊作者。
原文鏈接：
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)30723-5?
制版人：珂
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