超90%癌症患者死于转移!为什么癌细胞有如此强的转移能力?原来它们可以改变形状和移动方式

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超90%癌症患者死于转移!为什么癌细胞有如此强的转移能力?原来它们可以改变形状和移动方式


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超90%癌症患者死于转移!为什么癌细胞有如此强的转移能力?原来它们可以改变形状和移动方式

INTRODUCTION

文章导览

来自俄勒冈州立大学的研究团队通过新的计算机视觉人工智能技术对癌细胞的转移路径进行分析,结果发现癌细胞可以模仿人体自身细胞迁移方式,改变自身的形状和转移方式,从而扩散到其他位置。这一新的发现表明:癌细胞自身的形态和侵袭潜力也有着密切的联系,或许成为未来我们判断癌症转移的一个新的工具。


对于很多癌症患者来说,最不愿面对的情况,必然是癌症的转移——癌症转移不仅仅意味着肿瘤可能已经发生了扩散,同时也意味着患者的生存期可能会大幅度缩短。实际上,有超过90%的患者最终因为癌症转移而死亡。


和其他细胞相比,癌细胞的转移能力或者说侵袭性显然要更强。这到底是为什么呢?来自俄勒冈州立大学的研究团队最新发表在《Scientific Reports》杂志上的研究就为我们带来了新的进展。


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该文章封面(图片来源:《Scientific Reports》杂志官网)


实际上,在长达数十亿年的进化过程中,细胞已经学会了很多种不同的迁移方式。在我们人体正常的伤口恢复过程中,就会有很多细胞会迁移到伤口部位,促进伤口的愈合。但是令人没想到的是:癌细胞也会利用这些迁移方式来帮助自己扩散。


在这项最新的研究中,研究人员使用一种高侵袭性的乳腺癌细胞作为研究对象。实际上,人体的组织除了细胞之外,还有很多非细胞成分,比如细胞外基质等,他们是组织和器官的重要组成部分,除了充当支架外,还在人体中扮演着一些重要的角色。要通过这些非细胞成分,癌细胞则需要做出一定的“改变”。


研究人员通过一种被称之为“计算机视觉”的人工智能系统综合分析癌细胞转移的图片、视频,从而跟踪癌细胞并找到它的迁移途径——实际上细胞的形状和细胞的功能有着密切的联系,比如镰刀型红细胞就失去了红细胞原有的功能。细胞形状的改变也是我们鉴别癌细胞的一种重要的诊断工具。


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通过人工智能分析出细胞的4种不同运动模式(图片来源:参考资料1)


通过计算机视觉的人工智能研究发现,在不同的细胞外基质模型中,癌细胞会改变它们的形状和运动状态,这种变化虽然并不会使癌细胞转移的速度变快,但是却可以使癌细胞更容易穿过这些细胞外基质,这对于癌细胞的转移至关重要。


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细胞形态的改变促进了癌细胞的转移(图片来源:参考资料1)


在进行进一步的分析之后发现,细胞形态变化和它的侵袭潜力有着密切的关系,同时研究人员也找到了该程序相关的控制分子,这有望在未来帮助我们找到癌细胞的形态学变化的意义,从而及早判断癌细胞的转移动向。


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发现控制癌细胞形态的分子开关(图片来源:参考资料1)


在以往的研究中,虽然我们发现癌细胞和正常细胞的形态有着区别,但是显然我们对于这些区别的“认识”还不够。和正常的细胞不同,癌细胞是想尽办法的转移,在以往的研究中就发现癌症组织不仅可以往血液中释放癌细胞来进行转移,还可以通过外泌体释放影响肿瘤发生发展的因子从而促进自身转移。现在又发现癌细胞可以通过自身形状和转移方式达到转移的目的,可以说癌细胞为了自身转移不择手段。


虽然癌细胞很狡猾,但是我们人体自身也有癌细胞的天敌——免疫细胞。免疫细胞在身体各处“巡逻”,一旦发现癌细胞就会动手绞杀,不给癌细胞发展的机会。癌细胞也只有逃脱免疫细胞的追杀,才会逐渐发展成癌症。目前利用人体的免疫原理,已经发展出新一代的抗癌技术免疫疗法,同时也有多款免疫治疗技术进入临床,帮助我们更好地对抗癌症。


参考资料:
1.Morphodynamics facilitate cancer cells to navigate 3D extracellular matrix
2.Cancer cells change shape, how they move to invade different types of tissue, research shows

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