Immunity人体连环杀手如何摧毁癌细胞

　　最近，一段生动的视频，捕捉到了细胞毒性T细胞——人体的“连环杀手”，在移动到下一个目标之前追捕并消灭癌细胞的过程。相关研究结果发表在五月十九日的《Immunity》。

　　五月十九日在《Immunity》发表的一项研究中，来自英国和美国的研究人员合作，在剑桥大学教授Gillian Griffiths的带领下，描述了我们白血细胞的特殊成员(称为细胞毒性T细胞)如何破坏肿瘤细胞和病毒感染的细胞。研究小组在威康信托基金会的资助下，采用最先进的成像技术，捕捉到了这个过程。帮助癌细胞生存的线粒体“盾牌”。

　　剑桥大学医学研究所主任Griffiths教授解释说：“我们体内都潜藏着一队连环杀手，它们的主要功能是一次又一次地拼杀。这些细胞在我们体内巡逻，识别并摧毁病毒感染的细胞和癌细胞，它们以非凡的精度和效率完成这一任务。”

　　在我们的血液中有数十亿个T细胞——1茶匙的血液就被认为含有大约500万个T细胞，每个T细胞的长度为10微米，约人类头发宽度的十分之一。每一个细胞都参与凶猛无情的战斗，以保持我们的身体健康。这些细胞可迅速移动，并在移动过程中探查周边的环境。

　　当一个细胞毒性T细胞发现一个被感染的细胞时——在视频中癌细胞是蓝色，膜突起就迅速探索细胞的表面，从而探查到迹象表明，这是一位不速之客。在穿透癌细胞表面并传递提供其致命的“货物”之前，T细胞与癌细胞结合，并沿着特殊的途径(称为微管，T细胞和癌细胞之间的接口)，注入有毒的蛋白质(称为细胞毒素)。

　　Griffiths教授说：“在我们的体内，细胞挤在一起，T细胞着重于致命打击其目标，这是很重要的，否则它会引起对邻近健康细胞的附带损害。一旦细胞毒素被注入到癌细胞中，其命运就是被密封，我们可以看着它枯萎和死亡。然后，T细胞继续前行，寻找另一个受害者。”

　　研究人员通过高分辨率3D实时彩色成像，利用旋转盘共聚焦显微镜和晶格光片显微镜，拍下了这个画面。这些技术包括，捕捉一个目标的切片并将它们“拼合”在一起，从而提供整个细胞最终的三维图像。采用这些方法，研究人员已经设法阐明了引起这些连环杀手进行致命打击的事件顺序。

　　是什么让癌细胞扩散?

　　为什么有些癌细胞能脱离肿瘤并扩散到远端身体部位?最近，来自美国密歇根大学的一组肿瘤学家和工程师合作，帮助我们解开这个重要的问题。FASEB J：一个基因可帮助乳腺癌细胞扩散 。

　　当癌症扩散或转移时，它是致命的。不是所有的细胞都具有通过身体的相同能力，但研究人员还不明白其中的原因。

　　五月十八日发表于《Scientific Reports》的一项研究中，研究人员描述了一种新的装置，能够根据细胞移动的能力来分选它们。然后，研究人员分选出高度移动的细胞，并开始在分子水平上分析它们。

　　本文共同第一作者、密歇根大学医学院科学家培养计划的博士生Steven G. Allen指出：“之前，人们已经使用微流控设备来观察细胞的运动，但故事一般就这样结束了。我们开发出一种装置，可分离移动的细胞，并使我们能够确定这些高度移动的细胞的基因表达(相比较不太移动的细胞)。通过研究活细胞中的这些差异，我们希望知道，是什么使一些癌细胞能够扩散到身体的其他部位。”

　　高度移动的细胞被认为是更具攻击性的细胞，可造成转移。通过了解这些细胞如何扩散，研究人员认为他们可以制定防止癌症转移的靶向治疗方案。

　　本文共同第一作者、密歇根大学工程学院电气工程和计算机科学博士后Yu-Chih Chen说：“采用先进的微加工技术，我们可以构建相当于细胞大小的微结构。然后，我们可以在芯片上以单细胞的分辨率操纵活细胞。使用这种技术，我们可以研究单个癌细胞之间的差异，而传统的方法只能研究细胞的集体平均行为。”

　　单个癌细胞之间的差异，是“癌症如何演化出对目前治疗耐受或复发”的一个重要方面。

　　本文共同资深作者、密歇根大学综合癌症中心乳腺肿瘤研究项目主任Sofia D. Merajver 博士称：“原发肿瘤并不会杀死患者。是转移肿瘤夺去了患者的生命。了解哪些细胞有可能转移，可以帮助我们为患者直接提供更有针对性治疗方案。”

　　研究人员相信，这种设备可以帮助医生了解每位患者的癌症。是患者肿瘤中的哪些细胞真正造成了破坏?是大量的侵袭性细胞吗?还是那些用治疗可靶定的单个细胞上的特定标记或变体?

　　本文共同资深作者、密歇根大学工程学院Lurie纳米制造设施主任、电气工程恶化计算机科学教授Euisik Yoon博士指出：“这项工作通过将工程学和生物学知识相结合，演示了研究癌细胞转移的一种巧妙的方法。”

　　Yoon补充说：“在过去的几十年里，工程师们开发出具有更好分辨率、高灵敏度、选择性和更高吞吐量的生物学工具。然而，没有引人叹服的应用程序，这些工程学工具有什么实际意义。我们实验室的目标是开发某种工具，可以广泛用于生物群落，最终影响患者的临床护理。”

　　在这项工作中，研究人员在各种类型的癌细胞系中进行了广泛研究。这种新的设备被设计来追踪细胞如何移动，通过它们的运动分选单个细胞。它有一系列瓶颈，模仿癌细胞通常经过的淋巴系统。不同于其他类似的设备，在这种项研究中，捕获和分选细胞可以收获活细胞用于进一步的研究和分析。

　　在使用侵袭性转移性乳腺癌细胞的一项测试当中，研究人员能够根据细胞的运动分选它们，收集分选的细胞，并让它们再次通过设备。在反复试验中，细胞保持相同的高度流动特点。研究人员显微镜下观察还发现，更多的移动细胞具有转移细胞的形貌和特征，并表达明显更高水平的转移性癌相关标志物。

　　Merajver解释说：“了解导致一些癌细胞离开原发肿瘤并转移的具体差异，对于开发和测试抗肿瘤转移策略，是很有好处的。”当然，在该装置开始影响临床护理之前，还需要进一步的测试和验证。