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【分享】微環境如何影響癌細胞生長?

發布時間:2021-04-12

?在不同的環境下,細胞做不同的事。



通常我不喜歡漫畫,我覺得很多漫畫并不有趣,我覺得它們很怪。但是我喜歡這幅《紐約客》的漫畫。

文字:永遠別想跳出箱子(常規)思考。

所以,這人在對這只貓說,別想要跳出這個箱子,好吧,恐怕我曾經是那只貓。我總想身處箱子之外。這部分是因為我的背景吧,涉足該領域前,我是化學家和細菌基因學家。人們對我說的有關癌癥的起因、來源,或者你為什么會進入這一領域,你是哪個領域的專家等問題根本沒有意義。

所以,請讓我迅速地告訴你為什么我會這么想、和我是怎么知道這些的。好的,可是一開始我需要給你們上一個非常非常短的有關生物生長的課程,同時我對你們之中有生物知識背景的人表示歉意。好的。當我爸爸媽媽的精子卵子相遇時,受精卵出現了,那個圓圓的有個小光點的東西。然后他生長啊生長啊,然后它長了一名帥哥。

所以,這個人,體內的所有細胞,擁有相同的基因信息。為什么他的鼻子會變成鼻子,手肘變成手肘,還有為什么他某天起床,他的鼻子不會變成腳呢?這是應該是可能發生的,那些鼻子上的細胞有那套基因信息。孩子們,你們都記住了,這都是從一個干細胞開始的。那么,為什么這一切沒有發生呢?猜猜看他的體內有多少的細胞?大約在10萬億到70萬億之間存在于他身體里。幾十萬億!現在,所有這些含有相同基因的細胞,是怎么形成那么多的組織呢?所以,我之前提的問題會更加有趣了,如果你在想你的身體里有如此多的細胞。

現在,主流腫瘤理論會說,一個癌細胞里面里的一個致癌基因會讓你變成癌癥患者。好吧,這個對我來說不科學。你知道一萬億是怎么樣的么?現在讓我們看看。來了,這些0一個接著一個。現在,如果,0.01%的細胞突變了,現在是0.001%的細胞致癌了,你會變成一大塊癌細胞。你會全身都是癌細胞。但是你不是。為什么沒有呢?

所以,我通過多年來一系列的實驗說明這是由于環境和體系的原因。

讓我簡略地告訴你那些重要的實驗是如何證明這些的。首先,我進行病毒的研究工作涉及雞身體里的惡性的腫瘤。Rous在1911年發現了這個。那是第一個被發現的腫瘤病毒,當我稱它為“致癌基因”,就是說“導致癌癥的基因”。所以他設計了一個過濾裝置,并用它過濾了腫瘤后得到一種液體,并把這種液體注射到另一只雞體內,他就得到了另一個腫瘤。

于是,科學家當時很興奮,它們就認為,一個致癌基因就可以導致腫瘤。你只需要一個致癌基因。所以,他們培養了那些雞的細胞,并倒入一些病毒,它們就會堆積起來,然后他們就說這些是惡性腫瘤,這些是良性腫瘤。

這個對我來說也不科學。所以由于多種原因,我們把這些致癌基因,用藍色標記物標記了,并把它們注射到胚胎中?,F在來看看這個,這個胚胎里美麗的羽毛。這些藍色的就是致癌基因都在一個癌細胞中,這些就是它羽毛的一部分。所以,當我們分離這些羽毛并把它們放進一個培養皿里,我們就得到了一堆藍色細胞。所以你可以在雞里得到腫瘤,在雞胚胎里卻不能。你分離了它們,并把它們放到一個培養皿里你得到的是一個腫瘤。這說明了什么?說明了在微環境中環繞它們的細胞在告訴致癌基因和癌細胞該怎么做。

現在,我們舉個正常例子,關于乳腺的例子。我研究了乳腺癌。這個是個可愛的人類乳房。你們中的很多人都知道它看上去是什么樣,但是它里面是什么樣卻沒有多少人知道了,這些是所有的可愛的,正在生長的,樹狀結構的組織。那么,我們決定將要做的就是取一些乳腺,這叫做“腺泡”乳房里都是這些東西,母乳便是在此生成的,在乳頭末端是一根根細小的微管,嬰兒可以從此吸到母乳。

我們不得說,這太棒了!看看這些可愛的結構。我們想要制造出這樣一個結構,并問個問題:細胞是怎么做到那些的?那么,我們取得了紅細胞--你們可以看到紅細胞被藍色的細胞圍著,藍色的細胞將紅細胞擠得緊緊的,在它們后面是人們通常認為的惰性物質,它只是為了維持某種形狀,所以我們在多年前利用電子顯微鏡首先給它做了一個快照,你們可以看到這個細胞看起來十分的可愛。它有底有頂,它正在分泌大量的乳汁,因為它是剛從懷孕初期的老鼠身上取得的。

你取得了這些細胞,并把它放在一個培養皿中,三天后,它們看起來就是那樣的。它們完全忘記了自己原來是乳腺細胞。你把它們再取出,放入一個培養皿,它們不會再產出乳汁。它們忘記了自己是乳腺細胞。例如,這兒,左邊是一滴可愛的乳黃色的乳汁而右邊什么也沒有??催@些“細胞核”。這些在左邊的細胞中的細胞核是在動物體中的,右邊的則是從培養皿出來的。它們完全不一樣。

那么,這說明什么?這說明這兒有環境影響。在不同的環境下,細胞做不同的事。但是環境是怎樣影響的呢?愛因斯坦曾說過,“如果一個想法一上來就不瘋狂,那么這個想法便毫無用處?!蹦敲?,你們可以想象一上來我受到多大的懷疑——那樣做沒有前途,那樣做一點用也沒有,但是我很高興我這樣做出來了。

那么,我們做了老鼠乳腺的切片,所有可愛的腺泡都在那兒,每一個被紅顏色圍繞的東西都是一個腺泡,我們知道一切正常,我們將嘗試制造這一切,然后我說,也許那堆紅色的物質就是圍繞的腺泡的那堆物質,人們會認為那只是一個結構支架:也許它承載著信息,也許它告訴細胞該做什么,也許它告訴細胞核該做什么。然后我說,細胞外基質,也是就這堆物質叫做ECM,發出信號并告訴細胞該做什么。

所以,我們決定照著那個樣子開始著手制造。我們發現了一些黏稠的物質。這些黏稠的中有著正確的細胞外基質,我們把細胞放進去,然后等,大約四天后,它們重組了。右邊的就是我們在培養皿中培養出的。左邊的是動物體內的,我們稱之為活體培養。培養出來的已滿是乳汁,那些可愛的紅色物質,已滿是乳汁。那么,我們制造出了乳汁,歡呼吧,美國人。完全正確。這些是美麗人類細胞,然后你們可以想象到,這兒是環境。

那么,我們要做什么?我做了一個發散性設想。我說,如果架構具有決定性作用是正確的話,癌變細胞的架構應該是讓該癌變細胞認為自己是正常的。這有可能嗎?于是,我們開始嘗試。然而,為了實現它,我們需要找到分辨正常與異常的方法。左邊的是單個正常細胞,人類乳房細胞,放置在有細胞外基質中,就是這塊黏稠的凝膠中,它組成了這所有美麗的結構。右邊,你們可以看到它看上去很丑,這些細胞還在生長,而正常的已經停止生長了。這兒你們可以看到高倍放大的圖片,正常的腺泡和極丑的腫瘤。

那么我們要問,什么東西在那些極丑無比的腫瘤的表面上?我們能讓它們停止嗎?它們正在瘋狂地發出信號,它們把所有的信道弄得亂七八糟,我們能讓它們恢復到正常水平嗎?額,這想法很奇妙。它使我靈感大發。這是我們獲得的成果。我們可以扭轉這惡性外顯物質。

為了向大家展示這個惡性外顯物質,我沒有使用照片,而是帶來了一個小短片,有點模糊,但是大家可以看到左邊的是惡性細胞,它們全都是惡性的,我們一開始加入了單個制約因素,看看發生了什么,它們看上去都是那樣的。我們將其注射到老鼠體內,右邊那群,沒有一只老鼠得癌癥。我們將另一種細胞注射進老鼠體內,百分之百患癌癥。

那么,對于研究癌癥,這是一種全新的方法,這是一種滿是希望的方法。我們能夠在這個層級上對事物進行操作,實驗結論表明利用相關方法,細胞的增殖和惡性行為在組織層級上恢復了正常。而且組織結構是獨立于細胞外基質和微部環境的。那么,這兒結構及功能不斷地動態交互作用。

當然,我們要問,下一步做什么?我們希望將這個想法用于臨床治療。但在那之前,我需要你們想一想,你們坐在這兒的每一分每一秒,你們體內那700億細胞中的細胞外基質正向細胞核發出信號,細胞核也想細胞外基質發出信號回應,由此你們的機體保持平衡。

我們發現了很多現象,我們剛向大家展示了細胞外基質與染色質相互交流。我們展示了乳腺細胞某段有特殊功能的基因的DNA片段,就是它回應細胞外基質的。我們做了很多年試驗,才發現這些,這些努力是值得的。

在看下一張幻燈片之前,我需要告訴你們仍然有很多不斷增加的謎團等待我們去解開。未解之謎浩瀚如星。我總是對我的學生和博士后說,不能驕傲,驕傲與好奇為敵。好奇心和熱情。你需要不斷想,還有什么沒被發現?也許我應該發現更多,也許我應該換個角度思考。

那么,現在我們有了一個驚人的發現后,實驗室里的一個物理學博士后問我,你把細胞放進去后,它們在做什么?它們在一開始的時候在做什么?我說,我不知道,我們不能一直看著它們。過去,我們并未充分利用我們的想象力。然后她,一個充滿想象力的物理學家,做了這件不可思議的事。這是一個人類乳細胞的三維圖??纯此?,它經常做這些。一系列的連貫動作。你把細胞都放在這兒,它們就開始動了,這些這樣做,那些那樣做。當我們還原這些癌癥細胞后,它們也有如此反應。這不得不使我驚奇。這些細胞就像胎兒一樣,多么神奇啊。

我想以一首詩來總結。我相當喜歡英國文學,我曾在大學選課時猶豫不決,該選哪一個?不知是幸運抑或不幸,我選了化學。不過葉芝有一首詩極符合目前情景,我就念一下最后兩行。詩名叫做“學童之中”?!芭?,曼姿隨樂起舞;哦,青睞湛湛灼灼,起舞之時才是舞者的人生?!边@是梅西·坎寧漢,我有幸在年輕時與他共舞,他是一名舞者,當其為舞,人與舞皆可嘆止。舞隨樂停,心猶醉不可醒。那么,這就像是結構及功能。

這是我們組現有成員的合照。能有這些優秀的學生和博士后,我真是異常幸運,與他們交流我受益匪淺。我的組員流動性很大。他們是未來,我嘗試告訴他們,成為那只貓,或被告知不要想箱子外的世界時,不要害怕。

并且,我想留給大家思考一個問題。左邊是岸上潺潺流水,NASA的衛星拍攝到的。右邊是一片珊瑚?,F在如果你取得乳腺細胞并培養它抽取它的脂肪,它看上去會是這樣的。他們看上去一樣嗎?他們是否有相同的圖案?為什么自然一遍又一遍的畫著這幅圖?

這就是我要問大家的問題。我們給人類基因組排了序,我們知道基因序列的一切,語言基因,字母基因,但是我們卻一點也不清楚架構好的語言與字母。這是一條令人激動的新地平線,這對年輕人來說是一件激動人心的挑戰,對于滿是激情的老人,比如我,也一樣。

那么,著手去發現它!


Mina Bissell教授