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进展快报

【医学与健康科技创新工程进展快报第103期】

基础所黄波教授团队揭示物理柔软性是干性肿瘤细胞内在的固有标志

2021115日,中国医学科学院基础医学研究所黄波教授团队在The EMBO Journal杂志上发表论文“Cell softness regulates tumorigenicity and stemness of cancer cells”,揭示了细胞物理的柔软性是干性肿瘤细胞内在的固有标志。这一研究工作将推动肿瘤干细胞研究领域的深入开展。

肿瘤治疗的问题在于,极少的一小群具有干性的肿瘤细胞对当前各种治疗手段抵抗;而对于干性肿瘤细胞,其研究的困难又在于缺乏可靠的标志。目前,基于细胞表面分子如CD133或者如ALDH1等作为肿瘤干细胞研究手段时,非干性肿瘤细胞亦混杂其中。另外,这些化学分子不稳定,在不同肿瘤细胞类型中,变化非常大。这样,肿瘤干性难以界定的瓶颈,极大制约了对这类关键细胞更深入研究。

该研究发现,混合的肿瘤细胞群体中,绝大部分肿瘤细胞硬度大于0.7 KPa,而有数量非常少的肿瘤细胞,其硬度小于0.4 KPa。研究人员设计并制造微流控芯片仪器,能够对软的和硬的肿瘤细胞有效分选。他们发现,传统流式分选的CD133+ALDH+或者侧群(SP)干性肿瘤细胞中,大部分肿瘤细胞硬度小于0.4 KPa,但也存在较大比例的硬的细胞,只有软的肿瘤细胞(100个)具有成瘤性,而硬的肿瘤细胞则不具备成瘤性。进一步基因组测序分析,鉴定出 Wnt信号调节蛋白BCL9L,其参与调控软的肿瘤细胞成瘤性和干性。

本项研究工作的意义在于揭示物理的机械软性是干性肿瘤细胞固有的内在标志,为干性肿瘤细胞深入研究提供技术支撑,并为临床靶向干性肿瘤细胞开辟新方向。同时,该项研究证实了体外培养的肿瘤再生细胞(Tumor Repopulating Cells, TRCs)并非仅仅是人为培养的,其在肿瘤的瘤体内真实存在。 生物机械力是细胞本质性的特征之一,机械力生物学涉及细胞功能及生命活动的各个方面,是当今医学和生命科学最前沿研究领域和研究热点。运用生物机械力学原理和技术手段,有望在肿瘤学、免疫学、再生医学等诸多领域取得突破性、原创性的生物医学发现,为疾病诊治提供全新策略。该项研究工作是对当前机械力生物学完美的诠释。

本研究工作得到中国医学科学院医学与健康科技创新工程(2016-I2M-1-007)等项目的资助。基础医学研究所黄波教授为论文通讯作者,刘玉英副研究员(基础医学研究所)为共同通讯作者。吕家迪博士后(基础医学研究所)、刘姚萍博士后(北京大学微纳电子学院)、程飞冉博士生(基础医学研究所)为论文的共同第一作者。


论文链接:https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embj.2020106123