zui近，美國耶魯大學(xué)和約翰霍普金斯大學(xué)帶領(lǐng)的一個研究小組，采用先進(jìn)的技術(shù)和一種將工程學(xué)和醫(yī)學(xué)合并的方法，編制了關(guān)于“指導(dǎo)高侵襲性癌細(xì)胞的復(fù)雜信號網(wǎng)絡(luò)”的一些zui詳細(xì)的數(shù)據(jù)。
耶魯大學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)家和生物醫(yī)學(xué)工程師、耶魯大學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)研究所主任Andre Levchenko說：“這是一組非常復(fù)雜的相互作用和過程。系統(tǒng)生物學(xué)方法通過分析癌細(xì)胞如何遷移到一起，以及如何單獨響應(yīng)復(fù)雜信號，確定了這種復(fù)雜性。”
四月八日在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上發(fā)表的一項研究中，Levchenko和他的同事描述了乳腺癌細(xì)胞響應(yīng)人體內(nèi)化學(xué)信號的復(fù)雜方式。這個想法是要確定哪些信號導(dǎo)致癌細(xì)胞分散和轉(zhuǎn)移，這些信號如何與指導(dǎo)癌癥入侵的其他信號相結(jié)合，當(dāng)有沖突時哪些信號占支配地位。延伸閱讀：Science子刊：放大癌細(xì)胞的革命性新型探針。 
直到現(xiàn)在，很少有人知道細(xì)胞如何決定何時何地轉(zhuǎn)移，同時穿越復(fù)雜的組織。這些細(xì)胞經(jīng)常遇到矛盾的定向信號——zui難解決的問題：哪些信號更強(qiáng)，以及在什么情況下？
在這項研究中，研究人員集中在幾個信號。一個是被稱為表皮生長因子（EGF）的蛋白，它是個別癌細(xì)胞的一個強(qiáng)大、定向的指導(dǎo)信號。另一個信號介導(dǎo)一個知之甚少的現(xiàn)象，稱為“運(yùn)動的接觸抑制（CIL）”，在這個現(xiàn)象中，細(xì)胞看起來像碰碰車，在接觸開始時停止行進(jìn)并相互遠(yuǎn)離。
Levchenko的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，當(dāng)EGF和CIL信號作用于乳腺癌細(xì)胞時，細(xì)胞的行為就好像一臺極小的電腦，做出關(guān)于“哪些信號占主導(dǎo)地位”的決定。如果EGF信號很微弱，若細(xì)胞遇到另一個細(xì)胞，它就轉(zhuǎn)向反方向；如果EGF信號是足夠強(qiáng)大的，兩個細(xì)胞會一起同行。研究人員揭開了使細(xì)胞遵循這些信號并作出適當(dāng)決定的分子網(wǎng)絡(luò)。特別是，他們發(fā)現(xiàn)了被稱為ephrins的蛋白質(zhì)在介導(dǎo)CIL信號中的關(guān)鍵作用。這些蛋白質(zhì)，也存在于其他細(xì)胞類型中，使乳腺癌細(xì)胞相互排斥，而忽略了其他細(xì)胞，如成纖維細(xì)胞。這方面的知識，使研究人員能夠抑制CIL，因此，即使微弱的EGF輸入也可能導(dǎo)致許多細(xì)胞的協(xié)調(diào)運(yùn)動。
本文*作者、耶魯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士后Benjamin Lin指出：“我們表明，遷移性細(xì)胞優(yōu)先考慮某些信號，從而可以切換它們的遷移模式，這取決于它們所看到的環(huán)境。”
了解這些信號的相互作用，可使研究人員設(shè)計出某種策略，干擾或重定向運(yùn)動中的癌細(xì)胞。例如，如果一個行進(jìn)中的癌細(xì)胞接收到很強(qiáng)的人工CIL信號，結(jié)果它的運(yùn)動就會變得不那么定向和侵襲性，而是更加的混亂，這可能會減緩轉(zhuǎn)移的發(fā)生嗎？
從歷*看，對癌細(xì)胞運(yùn)動進(jìn)行的實驗，已經(jīng)無法模仿人體的動態(tài)復(fù)雜性。現(xiàn)在，使用先進(jìn)的生物傳感器和其他技術(shù)，這種實驗更接近于復(fù)制現(xiàn)實的生物環(huán)境。
本文共同作者、約翰霍普金斯大學(xué)副教授Takanari Inoue博士說：“對于單個信號如何影響細(xì)胞的遷移，科學(xué)家們已經(jīng)研究的非常清楚。但實際上，細(xì)胞同時易受多個信號的支配。我們這項工作非常重要，因為我們清楚地表明，細(xì)胞可整合多條信息，而且這種整合發(fā)生在信號處理上游的一個地方。我想我們一直低估了這些細(xì)胞整合不同信號的能力。”