突变细胞需要彼此靠近才能引发癌症

eLife今天发表的一项新研究揭示了影响恶性细胞是否会生长并形成肿瘤的关键因素。

这项研究将小鼠乳腺微器官的使用与单细胞分辨率的连续成像相结合，以揭示肿瘤是如何形成的。研究结果为个体乳腺癌细胞的行为提供了见解，这可能导致如何应对这种疾病的新策略。

大多数癌症生物学研究使用组织样本或细胞，其中每个细胞都有错误的突变，这很可能形成肿瘤。这意味着当单个突变细胞克服其正常环境发展成癌症时，不可能再现疾病的初始阶段。

主要作者、欧洲分子生物学实验室高级作者、马丁杰施林格实验室博士后研究员阿什娜阿拉丁(Ashna Alladin)解释说，“要研究肿瘤的发生，需要建立一个模型，使恶性肿瘤细胞只在不直接发生肿瘤的环境中扩张。”实验室(EMBL)，德国海德堡。“我们创建了一个乳腺癌发展模型，在这个模型中，只有一个细胞可以激活原本健康的乳腺组织中的促癌癌基因，然后跟踪这些癌细胞的命运。”

为了开发他们的模型，研究小组从小鼠的乳房组织中长出了类似器官(微器官)，从而重建了乳房的结构。他们专注于乳房中称为“腺泡”的微小腺体。然后，他们将促进癌症的基因引入这些腺泡中的一些个体细胞。然后，第二个基因被添加到一些细胞中，这使得癌基因在一种名为阿霉素的药物存在下被激活。这意味着该团队可以控制哪些癌基因开启的细胞“转化”成恶性细胞，并可以记录这些细胞转化的时间。

细胞也进行了标记，这样就可以用一种叫做“光学显微镜”的方法每隔10分钟对它们进行一次追踪，追踪时间长达4天。通过这种方式，研究小组可以准确地看到哪些细胞继续导致肿瘤，哪些细胞没有。

为了确定什么因素会影响单个恶性细胞发展成肿瘤，研究人员设计了一种计算机算法，从细胞图像中获得所有信息，并寻找与继续发展成肿瘤的细胞相关的共同特征。在测试的所有特征中，只有一个与肿瘤的发生有显著关系：肿瘤中含有促癌基因的细胞数量。对于簇中包含促癌基因的每一个其他细胞，簇中肿瘤形成的概率增加9倍。

与建模方法一致，当研究小组查看腺泡的图像时，他们发现在四天成像周期结束时继续形成肿瘤的细胞可以在成像开始时聚集在一起。相比之下，没有形成肿瘤的细胞更稀疏。

EMBL研究小组负责人马丁杰奇林格(Martin Jechlinger)总结道：“我们的结果表明，非常接近的恶性细胞之间存在一些相互作用或信号转导，这些相互作用或信号转导引导正常组织中肿瘤的发生。”“我们可以对这些恶性单细胞在健康组织中的命运进行成像，这意味着我们现在可以通过在真实模型中抑制药物来跟踪肿瘤的发生、生长和治疗，从而有助于弥合模型系统和临床之间的差距”。

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