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癌症转移，即癌细胞扩散到全身的过程，是癌症治疗的主要挑战，也是造成与癌症相关死亡的主要原因。了解癌细胞如何突破组织屏障并侵入其他器官对于开发有效的治疗方法来说至关重要。在最近的一项突破性研究中，杜克大学的研究人员利用我们最喜欢的秀丽隐杆线虫，为参与侵入性细胞行为的细胞机制创建了一个全面的“parts list”[1]。研究人员表示，他们的工作可能会带来预防人类癌症转移的新策略。
癌症转移的奥秘
转移是癌细胞从原发肿瘤脱离，接着穿透周围组织并迁移到远处器官的过程。虽然目前已经开发了许多抗癌药物，但只有少数药物能有效预防癌细胞转移，而90%因癌症引发的死亡都是由癌细胞转移造成的[2]。研究这一过程的困难在于它的不可预测性以及癌细胞经常转移到身体深处的事实，这使得使用传统方法(如光学显微镜)对其进行观察具有挑战性。
一个小小的线虫对于癌症能起到什么作用呢？
由于线虫相对简单(基因家族较少)，遗传冗余减少，这有助于揭示某些生物机制，这些机制可能被转化到其他动物和人类身上。科研人员利用线虫开展了多种癌症研究路线的研究，如能量代谢失调、干细胞重编程和宿主-微生物群相互作用等。
那么癌细胞转移呢？为了克服研究癌症转移的困难，研究小组使用了秀丽隐杆线虫，因为在它们的发展过程中表现出类似的侵袭过程。这种线虫拥有一种叫作锚细胞的特殊细胞，这种细胞必须突破一层坚硬的膜，创造出一条产卵的路径。通过研究秀丽隐杆线虫的这一侵袭过程，研究人员旨在揭示参与细胞侵袭的分子机制。
揭示入侵的‘PARTS LIST’
在研究中，科学家们分析了来自入侵线虫细胞的数百万个转录组(基因读数)，以识别负责入侵的基因和蛋白质。他们发现，与线虫体内的其他细胞相比，入侵性细胞中约有1500个基因明显更加活跃。这种全面的特征使研究人员能够编制一个入侵所必需的细胞成分的目录或‘parts list’。
一项关键发现是编码核糖体（负责蛋白质合成的细胞机制）的基因活性增加。研究人员观察到核糖体水平在入侵前激增，这表明蛋白质生产在促进入侵中的重要性。通过沉默与核糖体产生相关的特定基因，研究人员观察到侵袭性细胞行为的减缓。
此外，科学家们利用荧光标记使核糖体可视化，发现它们聚集在一个叫做内质网的细胞器中，蛋白质的合成和包装在这里发生。这种核糖体的聚集揭示了一种提高蛋白质产量来为入侵做准备的细胞策略。
一个比沙粒小几百倍的微小线虫细胞被捕捉到正在突破坚韧的外膜，这层外模通常是用来固定细胞的。资料来源：Sherwood实验室（杜克大学）
这项开拓性研究为细胞的侵袭行为提供了重要见解，为阻止癌症转移的新策略创造了可能性。研究人员希望通过靶向参与核糖体生产的基因组合并破坏入侵所需的供应链，开发出阻止癌细胞扩散的新方法。
根据2016年公共健康研究数据库统计，癌症仍然是仅次于心脏病的全球第二大死亡原因，癌细胞的转移给治疗带来了很大的难度。杜克大学的研究人员利用秀丽隐杆线虫进行的研究为我们了解侵入性细胞行为的分子机制提供了宝贵的见解。这项研究标志着我们在了解癌症进展方面迈出了重要一步，并为改善癌症患者的治疗和预后带来了希望。
参考文献
[1] Costa DS, Kenny-Ganzert IW, Chi Q, et al. The Caenorhabditis elegans anchor cell transcriptome: ribosome biogenesis drives cell invasion through basement membrane. Development. 2023;150(9):dev201570. doi:10.1242/dev.201570
[2] Spano D, Heck C, De Antonellis P, Christofori G, Zollo M. Molecular networks that regulate cancer metastasis. Semin Cancer Biol. 2012;22(3):234-249.
翻译：余雯
审核：陈岚彬
编辑：刘乐丰
