细胞膨胀挤过障碍物

研究人员报告说，入侵细胞可以通过一种技巧来突破组织并扩散到身体的其他部位。在一项新的研究中，透明蠕虫线虫中细胞“闯入”的三维延时成像揭示了一种短暂而又关键的结构。单个突起从细胞表面凸出，通过保护层楔入一个孔，将细胞与其他组织分开，然后膨胀，直到裂口宽度足以让整个细胞挤过去。

这些发现可能指出预防转移的新方法，癌细胞的扩散通常会使疾病更致命和难以治疗。这项工作于11月20日出现在“ 发育细胞 ”杂志上。

身体中的大部分细胞都保持不变。但杜克大学的生物学教授，主要作者大卫舍伍德说，细胞不时会侵入其他组织细胞破裂和进入的能力对于许多正常过程是至关重要的，例如当胎盘在妊娠早期附着于子宫时，或当免疫细胞通过血管壁进入受伤或感染部位时。

当癌细胞离开其原始肿瘤部位并扩散到身体的其他部位时，细胞侵袭在转移期间被劫持。进行传播，细胞首先必须穿透蛋白质和其他分子的片状网状称为地下室膜，其支持和包围像凯夫拉尔包装组织。

舍伍德说，这一突破性进程的第一步是30年前得到认可的。基底膜过于密集而无法穿过，因此入侵的细胞通过推出比人类头发(称为invadopodia)细许多倍的微小“脚”开始。这些类似活塞的突起每几秒钟从细胞表面突出，然后缩回，直到一个人在基底膜上打出一个小孔。然而，在最初的违规行为之后发生的事情并不那么清楚。

在这项新研究中，研究人员确定了第二种结构，这种结构在invadopodia进行第一次穿刺后接管。他们追踪了一个叫做锚细胞的特殊细胞，这个细胞突破了将蠕虫的子宫与外阴分开的基底膜，将它们连接起来，这样蠕虫就可以产卵了。

舍伍德及其同事发现，秀丽隐杆线虫锚定细胞在一个大的突出物的帮助下完成了这项任务，这个突出物楔入由入侵者产生的小洞，就像一只脚在门口。随着突起的扩大，它将基底膜推到一边并扩大现有的孔。

研究人员发现，这种突起不是像气球一样伸展，而是通过从内部添加细胞膜而膨胀。称为溶酶体的细胞内的微小囊在裂口处集中。在那里，它们与细胞的外膜融合，增加其表面积。当突起膨胀时，一种称为dystroglycan的蛋白质在其基部聚集，以防止凸起放气。

舍伍德说，推动力“清除了一条类似于气囊导管膨胀以打开动脉的入侵路径”。它在一个半小时内收缩，留下一个足够宽的孔，让细胞通过。

研究显示，为了制作突出物，细胞依赖于一种名为netrin的化学线索及其受体将溶酶体引导至该部位。Sherwood说，高netrin水平与许多人类癌症的转移有关，这表明研究人员发现的机制是侵袭性细胞的共同特征。

这些发现也可以解释为什么旨在通过靶向入侵细胞来阻止癌症扩散的药物已经失败。

几种提议的治疗方法通过抑制溶解基底膜的金属蛋白酶来起作用。舍伍德说，这种疗法在临床试验中取得的成功有限，可能是因为他们忽略了癌症进展中的关键因素 - 这些充气突起从肿瘤细胞中凸出并将基底膜推到一边。

舍伍德说，弄清楚如何阻断netrin通路并防止癌细胞发出新的突起可能会剥夺它们用来传播的关键工具。“移植细胞具有非凡的入侵策略，”舍伍德说。“这项研究揭示了另一个伎俩。”