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细胞之间的竞争可以防止癌症

日期:2014-05-16 00:00:00

科学界曾数次提出这一假说:体内的细胞以达尔文方式,即依照自然选择定律进行竞争。第一次是在1881年,动物学家Wilhelm Roux预测在胚胎发育过程中生物体的细胞和“组件”之间必须相互争斗才能形成身体。数年后,神经科学家Santiago Ramón y Cajal猜测为了争夺空间和营养神经元经历了相互竞争。随着神经科学家Rita Levi-Montalcini发现生长因子,将它们整合到“神经营养理论”中,提出神经元竞争限量的促生存因子,有可能因此除去了不够健康的细胞,进一步支撑了Cajal的观点。

在发表于5月14日《自然》(Nature)杂志上的一篇文章中,来自德国的研究人员描述了另一个细胞间自然发生达尔文竞争的例子,其在胸腺中充当了一种有力的肿瘤抑制机制。

胸腺是一种专门的免疫系统器官,其位于胸腔之中。不成熟的T细胞迁移到胸腺内受到诱导成为能够识别有害外源物质的成熟T细胞。胸腺的正常功能依赖于源源不断地供应来自骨髓的细胞。当骨髓源性的祖细胞进入到胸腺时,它们会取代定位在胸腺的祖细胞。

以往的果蝇研究表明,通过一种与胞外因子竞争有关的机制正常速度增殖的细胞会识别和清除缓慢增殖的细胞。Vera C. Martins和同事们由此受到启发,决定在小鼠中研究骨髓源性的移居细胞替代定位胸腺的祖细胞是否是这类竞争的一种证明。

他们发现竞争血细胞生存因子IL-7可以说明这种替代。IL-7可以激活一种细胞内促生存蛋白Bcl2表达。编辑们认为定位胸腺的祖细胞获得IL-7有限,当存在骨髓源性的祖细胞时,会造成定位胸腺的细胞中Bcl2水平下降,由此导致它们死亡。

接下来研究人员想解答的问题是,在这一器官中缺失这种竞争会造成什么后果?换句话说,当缺乏新来的骨髓祖细胞时会发生什么?众所周知当缺乏新来的骨髓源性细胞时,定位胸腺的祖细胞可自我更新并生成T细胞,补偿这种缺失。

然而,令人惊讶的是Martins和同事们观察发现缺乏来自骨髓移居细胞的竞争会造成定位胸腺的祖细胞发生遗传转变导致肿瘤形成。有趣的是,定位胸腺的祖细胞转变生成的的肿瘤类型在很多方面与人类T细胞急性淋巴细胞白血病相似,包括基因组改变、细胞基因转录图谱和存在Notch1基因激活突变。这些结果表明,细胞竞争是骨髓源性的祖细胞替代定位胸腺的祖细胞的必要条件,如果这一过程遭到破坏胸腺细胞会癌变。

因而,新研究描述了一种令人兴奋的、在胸腺中发挥功能阻止癌症的达尔文机制。这一研究发现有可能会对癌症治疗造成深远的影响。T细胞急性淋巴细胞白血病是一种侵袭性的癌症,相比于更为常见的B细胞白血病其更加抵抗化疗。靶向与细胞竞争相关的一些基因有可能为治疗和诊断T细胞白血病提供了一条新途径。

这项研究工作还可能对人类基因治疗产生直接的影响,因为Martins在小鼠中描述的情况也存在于接受基因治疗的重症联合免疫缺陷患者中——这些患者只被给予了生成T细胞的遗传修饰前体细胞,而缺乏骨髓源性的前体细胞。现在看来,有可能是缺乏竞争导致了这些患者形成肿瘤。

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