生物电信号可用于检测早期癌症
塔夫茨大学文理学院的生物学家发现了一种生物电信号，可以识别可能发展成肿瘤的细胞。研究人员还发现，他们可以通过控制细胞膜上的电荷来降低癌细胞的发病率。
“这里的消息是，我们已经为癌症的早期检测建立了生物电基础，”博士生布鲁克·切内特(Brook Chernet)说，他是一篇新发表的研究论文的第一作者，他与再生与发育生物学中心主任、生物学教授迈克尔·莱文(Michael Levin)博士共同撰写。
莱文指出:“我们已经证明，电事件告诉细胞该做什么。电压变化不仅仅是癌症的征兆。它们控制和指导癌症是否发生。”
他们的论文，“跨膜电压电位是检测和控制的基本细胞参数肿瘤发展，将刊登在2013年5月的《疾病模型和机制(2月1日在线发售)。
生物电信号是一组重要的控制机制调节细胞的生长和繁殖。Chernet和Levin研究了非洲爪蟾(Xenopus laevis)青蛙胚胎中发育成肿瘤细胞的生物电特性。
在之前的研究中，塔夫茨大学的科学家们已经展示了如何操纵膜电压可以影响或调节细胞行为如细胞增殖用于诱导整个器官和附属物的形成或再生修复。在这项研究中，研究人员假设，当生物电信号网络受到干扰，细胞停止关注协调其正常发育的模式线索时，癌症就会发生。
肿瘤细胞表现出生物电特征
研究人员诱导肿瘤的生长在青蛙胚胎中注入mrna (信使核糖核酸)编码公认的人类致癌基因Gli1, KrasG12D和Xrel3。胚胎发育出与人类癌症相关的肿瘤样生长，如黑色素瘤、白血病、肺癌和横纹肌肉瘤(一种最常影响儿童的软组织癌)。
当研究人员使用膜电压敏感染料和荧光显微镜分析肿瘤细胞时，他们有了一个令人兴奋的发现。“肿瘤部位相对于周围组织有独特的去极化膜电压，”Chernet说。“他们可以通过这种独特的生物电信号来识别。
改变电学性质降低肿瘤发病率
塔夫茨大学的生物学家还能证明，改变生物电密码，使之超极化肿瘤细胞抑制异常细胞生长。莱文说:“我们假设，改变膜电压可以抑制癌基因诱导的肿瘤的出现，我们是正确的。”
为了抵消肿瘤诱导的去极化，他们向细胞注射了编码精心选择的离子通道(控制离子通过细胞膜的蛋白质)的mRNA。
研究人员使用注射了Xrel3等致癌基因的胚胎，引入了已知的两种离子通道之一(glycine门控制氯离子通道GlyR-F99A或钾离子通道Kir4.1)，使青蛙胚胎的膜电压梯度超极化。在这两种情况下，后续肿瘤的发病率大大低于接受癌基因但没有超极化通道治疗的胚胎。
确定允许超极化抑制肿瘤形成的细胞机制的实验表明，丁酸盐(一种已知的肿瘤抑制因子)的运输是负责的
