发现乳腺癌转移机制为治疗提供靶点

任何癌症最致命的特征就是转移，即癌细胞在全身的扩散。宾夕法尼亚州立大学领导的新研究首次揭示了乳腺癌细胞如何侵入健康组织背后的机制。这一发现表明，一种名为动力蛋白的运动蛋白为软组织模型中癌细胞的运动提供动力，提供了抗转移的新临床靶标，并有可能从根本上改变癌症的治疗方式。

“这一发现在很多方面标志着范式的转变，”宾夕法尼亚州立大学药理学助理教授、该研究的主要共同通讯作者 Erdem Tabdanov 说，该研究最近发表在《高级科学》杂志上。“到目前为止，动力蛋白从未涉足为癌细胞运动提供机械力的业务，这是它们自身移动的能力。现在我们可以看到，如果你瞄准动力蛋白，你就可以有效地阻止这些细胞的运动，从而阻止转移扩散。”

该项目最初是宾夕法尼亚州立大学化学工程系和宾夕法尼亚州立大学医学院之间的合作，后来发展成为与罗切斯特大学医学中心、佐治亚理工学院、埃默里大学和食品研究中心的研究人员的多机构合作伙伴关系和药品管理局。

研究人员使用活体显微镜观察活体乳腺癌细胞在两个模仿人体的不同系统中的迁移。第一个系统是胶原纤维的二维网络，揭示了癌细胞如何穿过肿瘤周围的细胞外基质，并表明动力蛋白是癌细胞运动的关键。第二个系统是由宾夕法尼亚州立大学生物材料和再生工程早期职业主席、化学工程和生物医学工程助理教授 Amir Sheikhi、Dorothy Foehr Huck 和 J. Lloyd Huck 领导的团队开发的三维模型。

第二个系统旨在使用以肿瘤状形状连接在一起的微观水凝胶颗粒或微凝胶网络来模拟软组织。与二维模型一样，研究人员在三维模型中发现，动力蛋白在癌细胞的扩散或转移中“不可或缺”。

“使用这些部分模拟肿瘤的三维模型，我们发现如果我们阻断动力蛋白，癌细胞就无法有效地移动和渗透实体组织，”Sheikhi 说。“在这两个模型中，我们发现动力蛋白对于细胞运动极其重要，这表明了一种全新的癌症治疗方法。我们不是用放疗或化疗杀死癌细胞，而是展示如何麻痹它们。这是个好消息，因为您实际上不必杀死细胞，这是一种针对癌细胞和健康细胞的严厉方法。相反，你只需阻止癌细胞移动即可。”

Tabdanov解释说，与化疗相比，细胞“麻痹”可能被证明是一种有效的癌症治疗策略，因为在手术切除主要肿瘤后，它可以在不损害健康组织和细胞的情况下阻止癌症扩散。

“化疗的诀窍是杀死癌细胞的速度略快于身体其他部位——这是一场与时间的赛跑，”塔布达诺夫说。“化疗在忙于杀死癌症的同时，会对身体的正常健康组织造成很大的损害。如果我们能够遏制癌症，阻止它的发展，我们就可以保持身体健康部位的健康。”

研究人员指出，任何潜在的临床治疗仍遥遥无期——因为他们尚未进行人体或动物试验。Sheikhi 已申请了与其团队平台相关的多项专利，并计划利用该技术来研究多种疾病，包括其他癌症。

“我们对与宾夕法尼亚州立大学医学院的合作感到非常兴奋，我们的实验室正在其他项目上密切合作，”谢赫说。“我认为这些平台有一天可以实现针对癌症以及许多其他疾病的个性化医疗和个性化治疗。”

这篇论文的其他作者包括宾夕法尼亚州立大学医学院的 Yerbol Tagay;宾夕法尼亚州立大学化学工程系的 Sina Kheirabadi 和 Zaman Ataie;罗切斯特大学医学中心的 Rakesh Singh;佐治亚理工学院和埃默里大学的 Denis Tsygankov;以及食品和药物管理局的 Olivia Prince、Ashley Nguyen、Alexander Zhovmer 和 Xufei Ma。

来自宾夕法尼亚州立大学医学院药理学系、梅根·罗斯·布拉德利基金会、国家科学基金会、国立卫生研究院和食品和药物管理局的启动资金支持了这项工作。