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胰腺癌细胞利用与短跑运动员肌肉相同的能量进行扩散

胰腺癌细胞利用与短跑运动员肌肉相同的能量进行扩散

在起跑线上等待,短跑运动员的肌肉需要产生大量的能量。和迅速。对于这样短暂的能量爆发,身体不能依靠它通常的生产方式。

相反,它依赖于一种叫做磷酸肌酸的分子的储存,这种分子可以在释放大量能量的反应中迅速转化为肌酸,就像涡轮增压一样。

当发令枪响时,储存的磷酸肌酸被转化,短跑运动员的肌肉收缩,他们在通往终点的路上。

令人惊讶的是,当胰腺癌开始扩散时,这一系列的化学物质也会被使用。

起跑

Laura Machesky教授是英国癌症研究机构Beatson研究所的癌症传播专家,多年来她一直对胰腺癌的传播方式很感兴趣。

胰腺癌以侵袭性强而著称,并且在转移的过程中会扩散到身体的其他部位。它们也因为非常僵硬的肿瘤而臭名昭著。

“我们想知道胰腺癌标志性的僵硬是否会使它变得更有侵略性,”Machesky说。

但在他们能够走出起跑线之前,他们需要能够在实验室中重现比赛条件。为此,他们需要一名工程师。

格拉斯哥大学(University of Glasgow)生物医学工程专家曼努埃尔·萨龙-桑切斯(Manuel Salmeron-Sanchez)教授领导着一个研究小组,他们制造各种各样的材料来研究组织修复和再生。

他研究“水凝胶”——由悬浮在水中的不同分子链(聚合物)构成的凝胶。因为水凝胶有一定程度的灵活性,就像人体组织一样,它们在制造隐形眼镜等东西时很有用。但它们在实验室里也很方便。

Salmeron-Sanchez的实验室的任务是设计可以重建不同硬度的胰腺肿瘤的材料。

“我们实验室之间的合作对这项研究至关重要,”Machesky说。“与不同学科的实验室合作,可以让你以不同的方式看待事物,而我们没有一个人能够凭一己之力得出这些结果。”

有了这些材料,比赛终于可以开始了。

研究小组在《自然新陈代谢》杂志上发表了他们的研究成果,他们发现生长在坚硬的肿瘤环境中的胰腺癌细胞变得更具有移动性。

这种情况发生在具有相同DNA的癌细胞上,这表明癌细胞的侵袭性并不是完全固定的——细胞的物理环境也起了很大的作用。

有趣的是,在更恶劣的环境中生长的细胞也会产生和消耗更多的能量。这就引出了研究小组的下一个问题——这些额外的能量从何而来?

格拉斯哥大学癌症科学研究所的癌症代谢专家Oliver Maddocks博士说:“这是一个有趣的问题,因为胰腺肿瘤通常被认为缺乏氧气和营养物质,而这些是癌细胞的基本燃料。”“然而,之前的研究表明,癌细胞在寻找能量来源时可以相当灵活。”

Maddocks的实验室专门研究癌症的新陈代谢,这使得研究团队能够观察细胞内发生的能量过程,并帮助他们拼凑出真正发生了什么。

使短跑

需要大量移动的细胞,就像在体内巡逻寻找入侵者的免疫细胞一样,会将其内部的动力包——一种叫做线粒体的结构——按照它们想要移动的方向移动到细胞的边缘。

但细胞产生能量的另一种常见方式是通过短跑时储存的磷酸肌酸。

事实证明,在更恶劣的环境中生长的胰腺癌细胞也有更高水平的肌酸和一种被称为肌酸激酶b型(CKB)的酶,它能将磷酸肌酸转化为肌酸。

这个结果对该团队的理论很有希望,因此他们接着测试从细胞中去除CKB是否会影响其迁移能力。令人鼓舞的是,确实如此——没有CKB的癌细胞不能像正常癌细胞那样移动。

这首次表明,CKB是细胞迁移、代谢和胰腺癌环境物理特性之间的重要联系。

基于这些联系,以CKB为靶点可能成为预防胰腺癌转移的一种选择。

这一理论得到了在小鼠身上进行的一些初步试验的支持,在这些试验中,切除或阻断了CKB的肿瘤很少从脾脏扩散到肝脏。研究小组希望进一步研究这一问题,同时用更接近真实肿瘤环境的更复杂的材料进行实验。

Machesky很期待接下来的合作。“在进行这项研究时,我们对可能发现的结果没有先入之见,但最终得到了一些令人兴奋的结果,我们期待着进一步研究。”

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