缺氧促腫瘤循環細胞形成?癌細胞轉移能力大躍進

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2019 年諾貝爾生理或醫學獎得獎主題為「細胞如何透過基因調控來感應和反應氧氣狀況」,提到缺氧(hypoxia)狀況可能會提升罹癌的風險。大多數研究也證明約 90% 的實體腫瘤有缺氧狀況,而且其癌症病人的預後通常較差。然而,腫瘤細胞如何反應低氧而變化的狀態卻知之甚少。

近日,約翰霍普金斯金梅爾癌症中心(Johns Hopkins Kimmel Cancer Center) 研究團隊透過其 2D 以及3D 球體模型和類器官和小鼠模型研究發現,在低氧或缺氧狀態下,原位性乳癌的發生率為為正常氧氣下的 4 倍。另外,肺轉移風險則比正常氧氣狀態下的多出 6 倍,顯示缺氧會增強癌細胞的轉移能力。該研究刊登於《Nature Communications》。

該團隊開發一套螢光活化細胞分選技術,以氧氣作為開關,使腫瘤細胞暴露於低氧水平的螢光下後發光,氧氣條件不超過 0.5%,與人類腫瘤中的表現極其接近。接著,使用該標記來追踪這些細胞的繁殖情況。然後發現,與正常氧氣條件下的腫瘤細胞相比,它們成為腫瘤循環細胞,並且能擴散到遠處的組織。

另外,將上述腫瘤細胞進行 RNA 定序,發現經缺氧後,整合素α10(integrin alpha 10, ITGα10)、藍胞漿素(ceruloplasmin, CP)等基因表現被活化了。隨後,他們研究 1000 多個乳癌癌病人的原位腫瘤相似基因表現數據,發現腫瘤低氧模式還能預測無遠處轉移的病人生存率。

總言之,該研究團隊建立並描述了一個腫瘤缺氧反應系統,該系統可用於解決癌症研究以及缺氧病理學中的疑問。此外,我們充分表現缺氧細胞在癌症發展至轉移過程中的命運,表明低氧後細胞具有與增強的侵襲、轉移起始能力和 ROS 耐藥表型相關的轉移潛能。未來,仍需要進一步研究轉移部位的低氧後細胞是否對目前的化療、標靶或免疫治療更有抵抗力。

延伸閱讀:2019 年諾貝爾生理或醫學奬:一探細胞運用氧氣的奧秘!

參考資料:
1. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-12412-1
2. https://www.hopkinsmedicine.org/news/newsroom/news-releases/oxygen-starved-tumor-cells-have-survival-advantage-that-promotes-cancer-spread

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