皮肤癌重新连接其能量系统以更有效地传播

一项新的研究表明，黑色素瘤皮肤癌细胞从根本上重新连接其内部动力系统，以推动其扩散到身体的其他部位。

这项由伦敦玛丽皇后大学巴茨癌症研究所的研究人员领导的研究表明，逆转这种变化可以使肿瘤细胞的侵入性降低。研究小组还确定了协调这一过程的关键分子 - 可以为阻止癌症扩散的新治疗策略奠定基础的知识。

癌细胞脱离原始肿瘤并扩散到身体其他部位的能力是治疗该疾病的最大挑战之一。这个过程称为转移，播种在其他器官中生长的继发性肿瘤，最终导致大多数癌症死亡。

“我们仍然没有在临床上针对继发性疾病，我认为我们需要改变这一点，”新研究的第一作者Victoria Sanz-Moreno教授评论道。“在我们的实验室中，我们想了解：能够转移的细胞的特征是什么?他们的弱点是什么?我们如何瞄准他们?

黑色素瘤皮肤癌是传播最快的癌症类型之一，是Sanz-Moreno教授及其实验室研究的重点。如果黑色素瘤在扩散前的早期阶段被诊断出来，那么英国几乎所有患者都能存活一年或更长时间。但是，一旦疾病传播，这种存活率就会下降到一半以上。该团队的工作不仅旨在为我们提供更好的治疗黑色素瘤的知识，而且还旨在更好地了解所有癌症如何扩散。

在这项发表在Nature Communications上的新研究中，研究小组研究了转移细胞如何重新连接其能量系统，以便在前往身体其他部位的旅程中快速有效地移动。

研究人员在一个特殊的模型系统中检查了迁移肿瘤细胞，该系统允许在三维空间中移动 - 与传统系统不同，传统系统将细胞放置在无法准确复制细胞如何通过活组织的平面上。他们发现转移肿瘤细胞采用一种称为圆形变形虫迁移的运动方式，其中细胞与周围环境保持松散连接，使它们能够在组织中滑动。

这比一种称为间充质迁移的常见细胞运动方式需要的能量要少得多，在这种运动中，细胞紧紧抓住周围环境并在环境中拖曳自己。

他们观察到，侵袭性肿瘤细胞重塑了它们的线粒体以适应这种有效的运动方式，选择拥有许多以低功耗模式运行的小型碎片线粒体。这与侵入性较小的细胞形成鲜明对比，后者具有以高功率模式运行的线粒体的大型分支网络。

“这些转移细胞正在重新布线，使其非常有效，”新论文的第一作者Eva Crosas-Molist博士解释说。“他们只需要低水平的能量来移动，这有助于他们在他们迁移到的潜在压力环境中生存，那里可能缺乏营养或氧气。

有趣的是，研究小组发现，如果他们操纵转移肿瘤细胞中线粒体的形状并迫使它们变得更加连接，细胞就会失去侵入性行为。同样，如果它们使线粒体在非侵入性细胞中更加断开，细胞的行为开始像转移肿瘤细胞一样。研究人员发现，一种名为AMPK的分子位于这些过程的中心。它感知细胞的能量需求，并控制细胞骨架，细胞骨架决定细胞的移动和行为。

“这对我们来说是一件非常令人惊讶的事情 - 我们没有想到改变线粒体会影响细胞骨架，反之亦然。桑兹-莫雷诺教授解释道。“通过修改这些小线粒体，你创造了一个全局变化，改变了细胞的外观和整个行为。

英国癌症研究中心首席科学家Ketan Patel教授说：“癌症扩散的患者往往面临更艰难的治疗和更低的生存机会。这些关于癌细胞如何在身体周围传播的见解对于设计干预措施以防止将来发生这种情况非常有价值。我们对癌症患者体内发生的事情了解得越多，我们解决这个问题的能力就越大。