【科学普及】探索癌细胞的“永生之路”,与“黑恶势力”斗争

文摘   2024-07-17 14:44   重庆  

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作者简介:

幸丽璇  硕士,东北大学生命科学与健康学院,主要从事pre-mRNA选择性剪切与肿瘤侵袭转移的相关性。

赵蒲  博士,研究员,东北大学生命科学与健康学院,主要从事肿瘤侵袭转移研究及神经退行性疾病研究。


根据生物学特征及其对人体的危害,肿瘤可以划分为良性肿瘤和恶性肿瘤两大类,其中具有转移能力的肿瘤被称为恶性肿瘤。人们常说的癌就是恶性肿瘤中的一类,约占恶性肿瘤的90%。其余10%的恶性肿瘤包括肉瘤、母细胞瘤、白血病等


图注:图中展示了恶性肿瘤的十大生物学特征。针对这些生物学特征进行癌症治疗研究,有助于进一步优化癌症的预防、诊断和治疗方法。


和身体中的每个组织器官一样,癌细胞也需要生存生长。之所以称之为恶性肿瘤,是因为这些细胞有着不同于其他细胞的“极恶”。相比较于其他组织为了人体能够正常生存繁衍而不断地去壮大自身,癌细胞的生存生长就显得格外“自私”,它会通过各种途径来不断汲取周围组织的养分。当原发性肿瘤所处的位置不足以提供继续生长增殖的营养和空间时,癌细胞会通过各种途径向人体的其他部位开始转移,不断地寻找新的栖息地,无限制地侵蚀人们的身体。

当肿瘤组织中的癌细胞呈侵略性生长时,会发生癌细胞的扩散和转移。肿瘤转移是一系列复杂的生物学过程的综合表现,这一过程统称为侵袭-转移级联反应。

在肿瘤细胞侵袭转移过程中,肿瘤细胞先失去与邻近细胞的连接;在此基础上,肿瘤细胞通过上皮-间质样转换(EMT)获得更强的运动及降解细胞外基质的能力。肿瘤细胞的形态由多边形向纺锤状转化,经过转化后的肿瘤细胞其表面会形成一种以肌动蛋白为基础的动态质膜突起结构,我们称之为侵袭伪足。这一结构可以伸入肿瘤细胞周围的细胞外基质中,并在其顶端的细胞膜上招募MMP14、MMP2、MMP9等基质金属蛋白酶,降解细胞外基质。细胞外基质的降解为肿瘤细胞直接进入体循环开辟了前进的“通道”。


图注:在上皮间充质转化(EMT)过程中,上皮样细胞开始失去极性和细胞间的粘附能力,同时获得了更强的运动能力。经过EMT转换的上皮样细胞逐渐演变成为具有抗凋亡和降解细胞外基质等特征的间充质样细胞。


有研究发现:携带致癌基因的肿瘤细胞通过基底膜(由细胞外基质构成的特殊结构)侵入更深的组织层,随后进入近端血管或淋巴管。进入血管或淋巴管的肿瘤细胞随着血循环及淋巴循环转移到机体其他部位后,通过破坏局部毛细血管而“种植于”新的部位。


1、血管转移


有时,侵入的癌细胞会到达血管附近,穿过血管壁,进入血液循环。人体内奔流不止的血液带着癌细胞四处游走,在血管中癌细胞需要经过一段颠簸的旅程才能到达身体的远端,如果卡在某个狭窄的毛细血管中,那里也就成了癌细胞扎根的地方。但如果想要入侵附近的其它组织,癌细胞就必须顺着血流继续游荡,并穿透血管壁,这是一条更为艰难、复杂的路,如果碰到在血液中巡逻的免疫细胞,随时有可能被杀掉。进入血液后,成千上万的癌细胞中,只有极少数能活下来,转移到其他组织形成继发性肿瘤。


2、淋巴结转移


有的癌细胞会进入到周围的淋巴管,顺着淋巴液到达淋巴结,形成淋巴结的转移性肿瘤。从一个淋巴结转到下一个淋巴结,所需时间往往更短。更关键的是,转移到淋巴结并不是终点,一部分经淋巴转移的癌细胞,仍可以经过胸导管进入到血管,随着血流发生全身转移。于是,在淋巴和血液系统的共同“帮助”下肿瘤转移的范围更广泛了。


3、微转移


除了大规模的血管转移、淋巴转移,狡猾又顽强的癌细胞还能在不知不觉中以单个癌细胞或小细胞团扩散至全身各个组织、器官中,在机体中形成尚未显性的肿瘤结节,短时间内也不会出现临床症状。为了形成微转移,外渗的癌细胞会不断适应远端组织中新的微环境并在其中存活下来。微转移癌细胞在体内存在一定时间后,有大规模扩散转移的风险。在临床上,常规病理方法及影像学检查都无法检测出骨髓、外周血、淋巴结中的微转移癌细胞。


图注:原发灶的肿瘤细胞通过浸润周围组织并逐渐穿透血管壁进入血液循环。一旦进入血液循环,肿瘤细胞会随着血流到达远处的组织和器官,并与血管内皮细胞相互作用,从而外渗出血管。这些外渗出的肿瘤细胞在局部增殖形成微转移灶,并最终逐渐形成较大的转移性定殖灶。


通过这些侵袭转移的途径,癌细胞在人体中肆虐生长,消耗正常组织的营养成分,这种无尽头的“侵占”使得患者承受着巨大的痛苦,最终导致生命枯竭。

转移的癌细胞对人体的伤害是巨大且致命的,因此采取积极的预防措施以及规范化治疗是降低癌症的发病和死亡风险的关键。合理饮食、适量运动、戒烟戒酒、心态平和、充足睡眠、定期体检,都是有助于远离癌症的好习惯。总而言之,我们要学会科学地预防和治疗,主动了解癌症相关知识,不畏惧癌症,正面抗争,守护身体健康!














参考文献:

[1].    Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011 Mar 4;144(5):646-74. doi: 10.1016/j.cell.2011.02.013. PMID: 21376230.

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[4].    Fares J, Fares MY, Khachfe HH, Salhab HA, Fares Y. Molecular principles of metastasis: a hallmark of cancer revisited. Signal Transduct Target Ther. 2020 Mar 12;5(1):28. doi: 10.1038/s41392-020-0134-x. PMID: 32296047; PMCID: PMC7067809.



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