內皮細胞自主形成間隙 成了癌症轉移的順風車

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內皮細胞,又稱血管內皮細胞(vascular endothelial cell)屬於緊密排列的上皮細胞,具有嚴謹的屏障功能,不輕易讓任何物質穿梭,可以保護並支持內液正常循環運作。然而,癌細胞的形成會破壞其秩序,尤其是轉移(metastases)。癌症轉移可能機制有下列三種,其一癌細胞會藉由血管新生(angiogenesis)作用直接轉移,其二會透過破壞基底膜(basement membrane)所產生的間隙穿過結締組織進到血管進行轉移,其三癌細胞會從血管中外滲(extravasation)到其他組織,此機制使癌正惡化相當快速,這也是往往罹癌患者死於癌症轉移的關鍵。

以往科學家認為內皮細胞的間隙是癌細胞為了穿越而傳遞訊號所致。近日, 英國伯明翰大學數學專家研究發現,機械力(mechanical force)平衡使內皮細胞之間形成間隙,也可能促進癌細胞和免疫細胞進行外滲作用(extravasation),該篇刊登於《PLOS Computational Biology》。

伯明翰大學與麻省理工學院(MIT)及薩拉戈薩大學等研究團隊一齊建立精密的內皮細胞作用模型,顯示內皮層開孔形成通道的方式及位置,和持續開孔的時間。研究表示,其中細胞結構中的物理作用力會不斷將細胞向不同方向推動,時而導致細胞之間產生間隙,特別出現在三個內皮細胞的頂點上,而非兩個內皮細胞的邊界中。

然而,該研究團隊測試癌細胞在內皮單層細胞培養模型中如何進行轉移,透過量化間隙型態呈現的頻率和壽命,觀察到癌細胞也會先從頂點外滲。以此推論,內皮細胞是主動形成間隙驅使癌細胞轉移。

伯明翰大學數學應用講師兼該研究首席研究員 Fabian Spill 博士談到,不論是否有癌細胞,內皮細胞具有自發性形成間隙的功能,也因此成了癌細胞進行轉移的最大優勢,更是抗癌研究的重要突破口。

在未來,該研究團隊會著重檢測淋巴系統或不同於血管類型的內皮細胞,並進一步探討其它促使內皮細胞間隙的成因,所有可能導致癌症轉移的因素,如血流與血管三維結構。

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參考資料
1.https://www.genengnews.com/news/cancer-cells-take-advantage-of-endothelial-cell-gaps-to-metastasize/
2.https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1006395&_ga=2.82094102.1042963650.1557139346-1668926298.1556071901

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