突变的细胞需要彼此靠近才能启动癌症

eLife今天发表的一项新研究揭示了影响恶性细胞是否会生长形成肿瘤的关键因素。

该研究将小鼠乳房微器官的使用与单细胞分辨率的连续成像相结合，以揭示肿瘤如何形成。研究结果提供了对单个乳腺癌细胞行为的见解，这些行为可能导致如何处理该疾病的新策略。

大多数癌症生物学研究都使用组织样本或细胞，其中每个细胞都有错误的突变，有可能形成肿瘤。这意味着当单个突变的细胞克服其正常环境并发展为癌症时，不可能重现疾病的最初阶段。

主要作者，欧洲分子生物学实验室资深作者马丁·杰希林格实验室的博士后研究员阿什娜·阿拉丁(Ashna Alladin)解释说：“要研究肿瘤的发生，需要建立模型，使恶性肿瘤细胞在非肿瘤直接发生的环境中仅扩增。”实验室(EMBL)，德国海德堡。“我们创建了一个乳腺癌发展模型，其中只有单个细胞才能激活原本健康的乳房组织内的促癌癌基因，然后追踪这些癌细胞的命运。”

为了开发他们的模型，研究小组从小鼠的乳房组织中生长出类器官(微型器官)，从而重建了乳房的结构。他们专注于乳房内称为“ acini”的微小腺体。然后，他们将促进癌症的基因引入这些腺泡内的一些单个细胞中。然后，一些细胞中添加了第二个基因，该基因允许在一种称为阿霉素的药物存在下启动促癌基因。这意味着该团队可以控制哪些细胞具有促癌基因已打开并被“转化”为恶性细胞，并可以记录这些细胞何时被转化。

还对细胞进行了标记，以便可以使用称为“光片显微镜”的方法每10分钟对它们进行单独跟踪，长达4天。通过这种方式，研究小组可以准确地看到哪些细胞继续引发肿瘤，而哪些细胞则没有。

为了确定什么因素会影响单个恶性细胞发展肿瘤，研究人员设计了一种计算机算法，该算法从细胞图像中获取所有信息，并寻找与继续发展为肿瘤的细胞相关的共同特征。在所测试的所有特征中，只有一个与肿瘤的发生有显着联系：在肿瘤内含有促进癌症基因的细胞数量。对于簇中包含促进癌症基因的每个其他细胞，该簇形成肿瘤的几率增加了九倍。

与建模方法一致，当研究小组查看腺泡的图像时，他们发现在为期四天的成像周期结束时继续形成肿瘤的细胞可以在成像开始时聚集在一起期。相比之下，未形成肿瘤的细胞则更稀疏。

EMBL研究小组负责人Martin Jechlinger总结说：“我们的研究结果表明，在非常接近的恶性细胞之间存在一些相互作用或信号传导，指导正常组织内肿瘤的发生。”“我们能够在健康组织中对这些恶性单细胞的命运进行成像，这意味着现在可以通过在现实模型中通过抑制药物来追踪肿瘤的发生，生长和治疗，从而帮助弥合模型系统与临床之间的鸿沟”。