前沿资讯!Nature惊人发现:人睡觉的时候,癌细胞却在积极“工作”……
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肿瘤一直是人类生命健康的最大威胁之一。随着科学技术的发展,机关肿瘤的生物学研究与临床治疗手段不断取得突破,但人类对这种疾病的认识仍有待进一步提高。肿瘤转移是指恶性肿瘤从原发部位,经淋巴道、血管、体腔等路径,到达机体其他部位继续生长的特性。恶性肿瘤转移是肿瘤治疗失败的主要原因。6月22日,来自苏黎世联邦理工学院Nicola Aceto团队的研究人员在Nature杂志上发表文章,报道了睡眠过程如何影响肿瘤的侵袭性。
肿瘤转移是90%肿瘤患者死亡的原因。在过去数十年间,肿瘤临床研究的主要领域之一是肿瘤细胞如何在机体中循环。在罹患肿瘤的患者中,理论上,转移肿瘤细胞的来源是血液中的肿瘤细胞,即循环肿瘤细胞(CTC)。CTC从原发性肿瘤处脱落,在血液循环中以单体或多细胞团块(肿瘤细胞团,CTC cluster)的形式存在。这种团块往往与其他非肿瘤细胞(如免疫细胞)共同存在,有利于提高自身的迁移能力与存活能力,最终导致CTC的侵袭性。
文章通讯作者Aceto表示:“我的一些同事在清晨或者深夜工作,有时他们会在不寻常的时间分析血液。”他们发现,在一天中不同时间采集的样本中CTC水平差异巨大。此外,由于小鼠主要在白天休息,科研人员在白天采集的小鼠血样中的肿瘤细胞数量非常惊人。这两条线索指向了Aceto等人接下来的研究。
一天的24 h中,我们的身体将经历一系列心理与生理变化,这种变化与昼夜节律有关,包括褪黑素(调节睡眠)与皮质醇(调节血糖)在内的激素变化将对这些现象有重要作用。研究表明,昼夜节律紊乱将导致一系列慢性疾病,昼夜节律将影响肿瘤的发展,而Nicola Aceto等人的最新研究表明,昼夜节律通过作用于CTC释放直接影响肿瘤扩散。
研究人员对30例乳腺癌患者分别在凌晨4点(机体休息状态)与10点(机体活跃状态)采集血样分析后发现,超78%的CTC来自机体休息状态的样本。为进一步验证该结论可靠性,研究人员在小鼠体内进行了类似的实验。结果显示,小鼠体内同样存在CTC水平波动,其峰值同样处于小鼠休息阶段。而服用褪黑素、改变光照周期或通过基因工程破坏昼夜节律的小鼠体内CTC水平变化规律与此前结果一致,CTC峰值均出现在小鼠休息期间。
然而,CTC水平升高并不意味着患者疾病进展或肿瘤转移,绝大多数CTC将在循环中死亡,仅小部分会在转移灶形成新的肿瘤。通过分析休息状态与活跃状态CTC的差异,对比二者的侵袭能力发现,休息状态下的CTC不仅比活跃状态下的CTC更容易在健康小鼠体内形成肿瘤,而且休息状态下的小鼠比活跃状态下的小鼠更容易形成肿瘤。
机理研究表明,休息状态的CTC细胞中与细胞增殖相关的基因表达明显上调;休息状态的原发性肿瘤细胞中与增殖相关的基因表达也上调,模式与CTC匹配;而通过激素改变小鼠昼夜节律,CTC细胞增殖模式与昼夜节律周期相符。因此,这些结果表明CTC生物学随机体节律在24 h内发生类似的变化。
总结而言,由于机体休息状态下CTC增殖与释放能力增强,这可能改变医生诊断与治疗患者的时间。但基于这项研究中绝大多数实验在小鼠体内进行,还需要更多数据支撑该结论在人体内的适用性。此外,为了更加充分地了解肿瘤转移动力学,可能需要更加全面系统的方法研究CTC,包括采用各项技术实时监测CTC体内水平,以及包括激素在内的各种生物标志物如何影响肿瘤的增殖与转移。