虚拟细胞可预测肿瘤环境如何影响癌症转移

时间:2020-04-01 18:12:38 来自:仰和健康

尽管对肿瘤的转移进行了深入的研究,但癌症转移仍然是癌症患者死亡的主要原因。癌细胞会离开原发肿瘤,扩散迁移到体内其他器官和组织并继续生长。

癌细胞对迁移能力的获取依赖于上皮到间质转化(EMT)的过程。在此过程中,癌细胞失去了与其他细胞结合的能力,成为独立的细胞并获得了迁移的能力,从而从上皮状态转换为所谓的间充质状态。然而,这个过程很少可以完成,这是由于许多癌细胞维持上皮细胞和间充质细胞的特性。这些混合细胞可能是最危险的,因为它们似乎可以在化学治疗药物中存活下来并引起新的肿瘤。细胞内大量的分子或信号已被证明可以控制这一过程。

此外,肿瘤细胞附近的细胞以及细胞所处的蛋白质网(称为细胞外基质)向肿瘤细胞发送多种信号,以引起或阻止EMT过程。不过,这些分子信号中哪些应该针对停止转移、杀死混合癌细胞和防止新肿瘤的形成,仍有待发现。

转移所涉及的大量信号现在远远超出了任何研究人员为了预测细胞的去功能而集成的能力。为了解决这个问题,古尔本肯德科学研究所(IGC)和萨乌德研究与创新研究所(i3S)的Claudine Chaouiya和Florence Janody领导的研究小组建立了一个虚拟的计算单元,具有众多分子相互交互。该虚拟细胞可以变成上皮、间充质或杂交癌细胞,它也受到来自细胞外的许多信号的影响。根据Claudine Chaouiya的说法,“计算模型使我们能够进行比活细胞实验更便宜,更快速的虚拟实验,从而检验假设并做出预测。”

虚拟细胞给出的预测使用人类和人细胞进行了测试。在这些预测中,Chaouiya和Janody的研究小组证实,如果表达肿瘤细胞的杂交癌细胞位于更坚硬的细胞外基质上,就会变得异常。他们还发现,正如虚拟细胞所预测的,表达肿瘤基因Src的半分癌细胞在含有RPTP-kappa分子时就变成了混合癌细胞,这种分子将细胞相互连接。

Florence Janody解释说:“结合虚拟细胞和活细胞的实验使我们能够非常有效地提出新的方法来预防转移和新肿瘤的形成。”

这项研究表明,数学家和生物学家之间的共同努力提出了非常有力的攻击计划解释癌细胞的行为。这项工作允许在细胞环境中发现分子和信号,这些分子和信号指示癌细胞迁移并侵入人体,而它们可以用作针对具有这些行为的癌细胞制定治疗策略的靶标。

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