细胞迁移的奥秘暗藏阻止癌症扩散的密码

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人类细胞在缺乏能量时的行为与此类似，表现出非凡的弹性，能够移动到能量丰富的环境中收集营养物质。然而，癌细胞也有这种能力，向营养物质移动可以帮助癌细胞生长和扩散(或转移)到全身。

目前还不清楚究竟是什么机制帮助细胞移动以满足能量需求，包括辛辛那提大学的Atsuo Sasaki博士在内的一个国际研究小组获得了150万美元的人类前沿科学项目(HFSp)研究资助，以了解更多。

HFSp为基础研究项目提供资助，这些项目需要来自不同学科的国际研究团队的合作，目的是解释生物体内复杂的机制。这些资金竞争激烈，很难获得，但它们都是留给顶级研究的，因为已有28名HFSp获奖者在生理学、医学、化学和物理学等领域获得了诺贝尔奖。

Sasaki把他的研究重点放在细胞能量和代谢上，他说他的第四次HFSp应用证明是成功的，他在这里找到了他的合作者：苏格兰Beatson癌症研究所的Laura Machesky和日本金泽大学纳米生命科学研究所的Yasufumi Takahashi。

大约两年前，Atsuo Sasaki博士与细胞入侵专家Machesky取得了联系。细胞入侵是指细胞移动并渗入附近组织的过程。具有侵袭性的癌细胞有助于癌细胞生长并转移到次级部位。

专攻细胞成像的Takahashi使这个团队更加完善。Takahashi是扫描离子电导显微镜(SICM)技术的先驱，该技术利用离子电流生成单个细胞结构的高分辨率图像，其长度可以小至一微米。

Sasaki和他的实验室把他们的研究重点放在一种叫做GTp的能量分子上。此前的研究发现，脑肿瘤使用一种特殊的过程来利用GTp提供能量，而当这一过程被阻断时，动物模型中的肿瘤会收缩。

Sasaki团队最近的研究表明，GTp被带到细胞的“前方”，以帮助癌细胞移动、生长和扩散，但目前还不清楚这是如何发生的。

加州大学医学院副教授Sasaki说:“GTp特异性酶不能直接到达细胞前方。所以一旦我们能识别这个系统，我们可能就能阻止gtp驱动的细胞转移。这就是我们的目标:识别它，然后针对它抑制癌症转移。”

这项研究的目标之一是观察并确认GTp确实是在细胞前方合成的，这将使用高桥的SICM成像技术来完成。SICM将允许研究小组在亚细胞水平上检测细胞代谢变化，这是以前从未做过的，同时还能识别细胞前端帮助细胞迁移和生长的特定蛋白质机制。

该团队将开发一个可以远程控制的系统，使SICM成像可以由世界上任何地方的任何人进行，这对像这个项目这样的国际研究非常有用。他们还将探索机器学习技术，使人工智能可以使用SICM自动识别细胞特征，而不需要人工分析。

Sasaki说，他们希望这些新信息能帮助更好地确定用于帮助细胞运动、利用能量和分配能量的机制。这些机制可能成为下一代抗癌药物的靶点。

“如果我们能[观察]这个系统，那么一些肿瘤特异性代谢或转移成分就可以被靶向，”Sasaki说。“也许我们可以关闭这个过程来直接抑制细胞迁移，或者我们可以控制细胞的迁移过程。这是这个项目的长期目标。”

细胞迁移也与某些神经系统疾病和细菌感染防御有关，因此从这项研究中获得的知识也可能超出癌症治疗的范围。

“有很多潜在的应用，”Sasaki说。“我们希望这项技术可以提供一个新的平台。”

Sasaki是加州大学首位获得HFSp研究基金的研究员。