即使在通过手术切除肿瘤或用药物缩小肿瘤后，一些残留的侵袭性癌细胞仍会刺激新肿瘤的生长和扩散。

荷兰伊拉斯姆斯大学医学中心助理教授 Miao-Ping Chien 博士表示：“这些癌症干细胞的行为与其他细胞不同，因此对癌症复发具有重大影响。”

Chien 和她的搭档 Daan Brinks 博士(荷兰代尔夫特大学成像物理系研究员)合作开发了一种检测这些有害细胞的新方法。

“肿瘤异质性是治疗耐药、复发和转移的主要原因。我们的跨学科培训提出了解决这种异质性问题的方法：识别表现出攻击性行为的细胞，将它们隔离，并对它们进行测序，以了解所述行为的潜在分子原因，”Chien 说。

研究人员开发了一种功能性单细胞选择管道(fSCS)，可以根据纺锤体形态、迁移速度或细胞分裂等属性选择癌细胞群，同时保持细胞活力，并在异质癌细胞池中标记这些细胞。然后，研究人员使用一种称为 FUNseq(功能性单细胞测序)的方法对标记的单细胞进行测序，并将遗传数据与其功能特征相关联。

该研究于 2022 年 3 月 17 日发表在《自然生物医学工程》杂志上，文章标题为“通过实时光学标记和图像分析连接异质群体中癌细胞的基因型和表型”。新方法将能够检测侵袭性癌细胞，用光学标签标记它们，将它们与其他细胞分开并确定它们的RNA序列，从而在比现有技术允许的时间内开发癌症药物和生物标记物。

Chien 说：“我们知道它们已经存在很长时间了，但我们的终极目标是能够对这些细胞进行精确测序，找出它们的 DNA 和 RNA 含量。对于这些特殊的细胞来说，仅仅检查细胞的外部是不够的。尽管可以在那里找到某些特征物质，即所谓的生物标志物，但在如此具有攻击性的细胞中，这些物质是相当容易变化的。” 因此，用它们的表型补充这些细胞的遗传特征对于了解这些细胞如何工作以及如何使用精确药物靶向它们至关重要。

侵袭性癌细胞的功能特征是快速迁移并分裂成三个或四个子细胞，而正常细胞的移动要少得多并且总是分裂成两个细胞。

两个团队开发了一种超宽视场显微镜，可以同时对大量细胞进行成像，还开发了一种软件，可以快速分析这些图像流，以在数万个细胞中识别出在逃逸之前表现出攻击性的细胞。

“我们开发了一种全新的流程，用于识别、跟踪、分离和测序具有攻击性行为的细胞。新颖的元素包括新型自制显微镜、实时细胞识别和跟踪算法以及“标记”感兴趣细胞的新光化学过程，”Chien 说。

显微镜将图案光束引导到检测到的侵袭性癌细胞上，这些癌细胞会发光，因为癌细胞组织已经用光激活蛋白质或染料进行了预处理。然后选择点亮的细胞，并对它们的 RNA 进行测序和分析。

“我们现在可以确定侵袭性癌细胞的基因谱。一开始这并不容易做到，因为你必须一次性应对成像、选择和确定 RNA 序列的所有挑战，”Chien 说。“我们在几个月内成功地发现了一种机制，而其他人则需要相当长的时间才能利用现有技术。也许，用我们的方法，最终可以在几周内完成。”

应用他们的新平台，研究小组确定 TGFβ 和 NF-κB 是导致快速迁移和松散组织的间质样形态的途径。该平台还指出了在不同癌细胞系中过度表达的不同基因和途径。

“一旦我们知道了这种行为的潜在分子原因，这些信息就可以用来开发生物标志物来预测疾病进展或治疗反应;或解决转移或治疗耐药性的药物，”Chien 补充道。

Chien 和 Brinks 正在创办一家名为 UFO Biosciences 的公司，来自世界各地的研究人员可以将样本发送到该公司进行分析。

Chien 说：“我们非常有兴趣利用已开发的管道来更详细地了解潜在机制，例如胶质母细胞瘤等侵袭性癌症的治疗耐药性。” “在技术方面，我们希望扩大我们可以检测到的行为类型，建立一个基因型-表型相关数据的数据库，并将其用于开发生物标志物和可药物靶标。”

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标签：细胞癌细胞行为