細(xì)胞增殖和死亡是維持生命體發(fā)生發(fā)展不可少的環(huán)節(jié)。正常情況下,機(jī)體會通過細(xì)胞程序性死亡這一主動機(jī)制清除“多余”細(xì)胞或即將特化的細(xì)胞,從而維持增殖細(xì)胞和死亡細(xì)胞在數(shù)量上的平衡。癌癥或其他疾病的發(fā)生與細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失衡有關(guān),為此科學(xué)家們已經(jīng)開始探索利用細(xì)胞程序性死亡機(jī)制治療多種疾病的方法。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月5日,由美國麻省理工學(xué)院霍華德•休斯醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)表在Nature期刊的一項(xiàng)題為Replication stress promotes cell elimination by extrusion的研究報(bào)告提出,除細(xì)胞程序性死亡之外,機(jī)體內(nèi)存在另一種細(xì)胞主動消亡的機(jī)制,這也就意味著,人們在面對癌癥等疾病時(shí)或許還有另一條抑制疾病發(fā)生和發(fā)展的“通路”。
報(bào)告指出,這種新的細(xì)胞消亡機(jī)制是一種由復(fù)制應(yīng)激反應(yīng)介導(dǎo)的“細(xì)胞擠壓”(Cell extrusion)過程。在這個過程中,機(jī)體可如擠黑頭一般將多余或特化的細(xì)胞“擠壓”出生存環(huán)境,從而維持或恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。
該報(bào)告的通訊作者、麻省理工學(xué)院生物學(xué)教授H. Robert Horvitz說:“DNA復(fù)制應(yīng)激是癌前或癌細(xì)胞的特征之一。我們發(fā)現(xiàn),這種復(fù)制應(yīng)激反應(yīng)造成的細(xì)胞擠壓可能是一種腫瘤抑制機(jī)制,這為探索癌癥及其他疾病提供了新的思路。”
秀麗隱桿線蟲胚胎(綠色)在發(fā)育過程中擠壓出一個細(xì)胞(圖像中心的洋紅色細(xì)胞)
自上世紀(jì)70年代起,H. Robert Horvitz便開始借助秀麗隱桿線蟲(C. elegans)探索“細(xì)胞死亡”的背后機(jī)制,并憑借在器官發(fā)育和細(xì)胞程序性死亡方面的貢獻(xiàn),成為2002年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者之一。研究過程中,他發(fā)現(xiàn)在秀麗隱桿線蟲發(fā)育的過程中,一共會產(chǎn)生1090個細(xì)胞,其中131個細(xì)胞通過細(xì)胞程序性死亡機(jī)制消亡,并且Ced-3是誘發(fā)細(xì)胞凋亡的主要基因之一。
在2012年7月發(fā)表于《Nature》的另一篇文章中,Horvitz進(jìn)一步提出,如果通過敲除Ced-3基因造成細(xì)胞程序性死亡機(jī)制失效,131個ABplpappap細(xì)胞(注定凋亡的細(xì)胞)1中的一部分將通過細(xì)胞擠壓這一“備用”機(jī)制從生存環(huán)境中脫落,從而消亡。
為了探索細(xì)胞擠壓的背后機(jī)制,在這項(xiàng)最新試驗(yàn)中,研究人員對秀麗隱桿線蟲ORFeome RNAi庫中11511個基因進(jìn)行了篩查,從而找到了14個在細(xì)胞周期的DNA合成期(S期)起作用,并且能夠產(chǎn)生“Tex”( two excretory cells)表型的細(xì)胞周期基因,其中13種基因僅在細(xì)胞程序性死亡機(jī)制失效(ced-3缺失)的環(huán)境中出現(xiàn)。“Tex”表型基因是促進(jìn)細(xì)胞脫落的pig-1基因1的等位基因,這也就意味著這13個基因可能在細(xì)胞擠壓機(jī)制中起作用。
在細(xì)胞擠出中具有潛在作用的14個基因
究竟誰是促進(jìn)細(xì)胞擠壓機(jī)制的“主力選手”?研究人員逐個敲低了13個基因的表達(dá),并用延時(shí)共聚焦顯微鏡追蹤了不同條件下ABplpappap細(xì)胞被擠出生存環(huán)境的過程,發(fā)現(xiàn)cye-1和cdk-2這兩個基因是細(xì)胞擠壓機(jī)制的必要基因。
更為重要的是,這些細(xì)胞在被擠出前均已進(jìn)入了細(xì)胞周期,開始進(jìn)行DNA復(fù)制,但是隨后的發(fā)展卻受到阻滯,并表現(xiàn)出復(fù)制應(yīng)激的多種特征。這說明,復(fù)制應(yīng)激可能直接促成了細(xì)胞擠壓機(jī)制。
為了驗(yàn)證這一猜想,研究人員對ced-3缺失模型中編碼關(guān)鍵復(fù)制應(yīng)激反應(yīng)蛋白的基因進(jìn)行了RNA干擾(RNAi),發(fā)現(xiàn)這些經(jīng)過處理的基因均產(chǎn)生了Tex表型,說明復(fù)制應(yīng)激反應(yīng)途徑同樣是促成細(xì)胞擠壓機(jī)制所必需的因素。
復(fù)制應(yīng)激反應(yīng)與細(xì)胞擠壓相一致并促進(jìn)細(xì)胞擠壓的發(fā)生
由復(fù)制應(yīng)激反應(yīng)介導(dǎo)的細(xì)胞擠壓是否具有進(jìn)化上的保守性呢?研究人員在哺乳動物細(xì)胞中進(jìn)行了驗(yàn)證,通過使用2mmol / L具有抑制作用的羥基脲(HU)誘導(dǎo)犬腎上皮(MDCK-II)細(xì)胞DNA復(fù)制應(yīng)激,并用延時(shí)顯微鏡觀測細(xì)胞擠出的速率。
結(jié)果顯示,HU處理使MDCK-II單層細(xì)胞的細(xì)胞擠出率比對照組快了3倍以上,并且這些被擠出的細(xì)胞大多停滯在S期。不僅如此,在哺乳動物細(xì)胞中,廣為人知的抑癌基因p53同樣參與了細(xì)胞擠出的過程,并且激活該基因足以在沒有復(fù)制應(yīng)激發(fā)生的情況下誘導(dǎo)細(xì)胞擠出機(jī)制。
該報(bào)告的主要作者、麻省理工學(xué)院博士后Vivek Dwivedi說:“p53在細(xì)胞擠出機(jī)制中的作用表明,該基因除了具有抑癌作用之外,或許也可通過促使癌細(xì)胞或癌前細(xì)胞被擠出,從而達(dá)到預(yù)防或治療癌癥的作用。”
總之,這項(xiàng)研究表明,與細(xì)胞程序性死亡機(jī)制相同,細(xì)胞擠出機(jī)制可能是細(xì)胞消亡的原始形式之一,并且該過程由復(fù)制應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo),這為人們探索更多疾病療法開辟了新的思路。
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來源:生物探索
科研實(shí)驗(yàn)中,細(xì)胞的體外培養(yǎng)一直是一個重要環(huán)節(jié)。細(xì)胞要養(yǎng)好,就要用好血清,如Ausbian®特級胎牛血清,它適合各種細(xì)胞培養(yǎng),尤其適合難養(yǎng)細(xì)胞,如:干細(xì)胞、肝細(xì)胞,神經(jīng)細(xì)胞,原代培養(yǎng)、細(xì)胞融合、轉(zhuǎn)染細(xì)胞等。
它在國內(nèi)市場經(jīng)歷十幾年,被眾多科研工業(yè)客戶反復(fù)選擇,也是細(xì)胞典藏等重大項(xiàng)目十幾年的供應(yīng)品牌。