纪念斯隆·凯特林的新研究为单个癌细胞转移到大脑的生物学机制提供了新的见解。发表于2月27日细胞该研究发现，到达大脑的肿瘤细胞——并成功地长成新的肿瘤——会拥抱毛细血管，并表达特定的蛋白质，以克服大脑抵御转移性侵袭的自然防御。
转移，这个过程允许一些癌症细胞人们死于癌症最常见的原因是从肿瘤起源处脱落并在不同的组织中扎根。转移性脑瘤的发病率是原发性脑癌的10倍。
然而，大多数肿瘤细胞在扎根于大脑之前就已经死亡了，而大脑比大多数器官更能受到循环肿瘤细胞的保护，防止其定植。要在大脑中播下种子，癌细胞必须从原发肿瘤中移出，进入血液，并穿过被称为血脑屏障的密集血管。到目前为止，几乎没有研究是如何做到的转移性脑瘤发展，但之前的小鼠实验成像转移乳腺癌细胞随着时间的推移，研究表明，在那些确实进入大脑的癌细胞中，存活下来的细胞不到千分之一。
“我们不知道为什么这么多的细胞会死亡，”斯隆·凯特琳研究所主任、该研究的资深作者琼·Massagué博士说。“杀了他们什么?偶尔出现的细胞是如何在这种脆弱的状态下存活下来的——有时它们会在大脑中潜伏数年——最终产生新的肿瘤?是什么让这些稀有的细胞存活?它们又藏在哪里?”
在细胞在这项研究中，Massagué博士与Manuel Valiente博士以及其他团队成员发现，在乳腺癌和肺癌(两种经常扩散到大脑的肿瘤类型)的小鼠模型中，许多进入大脑的癌细胞被星形胶质细胞杀死。这些杀伤细胞大脑中最常见的一种细胞，会分泌一种叫做Fas配体的蛋白质。
当癌细胞遇到这种蛋白质时，它们就会被触发自我毁灭。逃逸星形胶质细胞的异常癌细胞是通过产生一种名为Serpin的蛋白质来实现的，这种蛋白质可以作为一种对附近星形胶质细胞发出的死亡信号的解毒剂。
在对老鼠大脑中的转移性细胞进行成像后，研究人员注意到，能够存活的细胞生长在毛细血管上，每个细胞都紧紧地贴在血管上，“就像一只熊猫抱着树干，”Massagué博士说。他们发现，肿瘤细胞会产生一种蛋白质，这种蛋白质就像维可牢尼龙搭扣一样将细胞附着在血管外壁上。
“这种拥抱显然是必要的，”Massagué博士解释道。“如果肿瘤细胞脱离血管，它就会被附近的星形胶质细胞杀死。通过留在血管上，它得到滋养和保护，最终可能开始分裂，在血管周围形成一个鞘。”
在显微镜下，研究人员观察到毛细血管周围的癌细胞鞘生长成小球，最终变成肿瘤。“一旦你看到了它，你永远不会忘记这个图像，”Massagué博士说。
这项研究揭示的肿瘤细胞存活因子可能有一天会被药物靶向，以进一步降低人们的转移风险。Massagué博士对肿瘤细胞拥抱血管的能力特别感兴趣，因为他怀疑这种行为可能不仅对转移性癌细胞在大脑中的存活至关重要，而且对转移性肿瘤生长可能发生的身体其他部位也至关重要。
“大多数癌症患者实际上都面临着肿瘤扩散到多个部位的风险，”Massagué博士指出。例如，乳腺癌可以转移到骨骼、肺部和肝脏，以及大脑。他补充说:“我们可能正在研究的是一种未来的方法，可以同时防止转移到许多器官。肿瘤细胞放开它们附着的血管。
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所提供的纪念斯隆-凯特琳癌症中心
