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早在一个多世纪以前，人们就在肿瘤样本中观察到细胞互食（生物探索译，原文：Cell cannibalism）现象。但是，这种奇特的行为一直没有得到充分研究。近日，剑桥医学研究所的科学家领导的新研究揭示了一种推动细胞互食的新机制——细胞分裂，为癌症生物学提供惊人的见解。这一研究发表于近日的eLIFE期刊上。
细胞互食，即一个细胞包围，杀死并消化另一个细胞。2007年曾报道过上皮细胞内存在的一种细胞互食形式——细胞侵入性死亡（Entosis），Entosis通常不会在健康细胞之间发生，但在肿瘤中很常见。在侵入性死亡过程中，细胞通过钙黏着蛋白介导的细胞间连接作用，经内化过程侵入临近的宿主细胞空泡内，被溶胞体酶系降解而导致死亡。
在实验中，细胞互食过程只有当细胞从周围环境中脱离时才会发生。我们体内的细胞通常被一种名为细胞外基质（extracellular matrix）的蛋白质网络所包围和支撑。然而，在肿瘤内，癌细胞开始生长时通常无需附着于基质，因此更容易发生细胞互食。一个名为Cdc42的蛋白质在细胞之间以及细胞与细胞外基质黏附的过程中扮演着重要角色，但Cdc42对entosis的调控作用尚不明确。
细胞互食可能会抑制癌症生长。左：一个正在分裂的细胞（右下）正在被另一个细胞（中心）吞噬。右：已被另一个细胞完全消灭的分裂细胞。来源：eLIFE
本文的第一作者Jo Durgan博士表示，他们最初想知道Cdc42是否参与了目前已知的细胞互食机制——比如在脱落的细胞中所观察到的。然而，实验表明，在人类细胞中去除Cdc42对这种机制的entosis几乎没有影响。出乎意料的是，Cdc42的缺失却能导致另外一种形式的细胞互食，尽管这些细胞仍旧与细胞外基质相连。这种新的互食过程与细胞分裂相关，正在分裂或刚分裂完的细胞会被相邻的细胞消灭。在细胞分裂期间，一组蛋白质——RhoA和肌球蛋白，会让细胞变得更圆更硬。 Durgan等人这认为这可能让分裂细胞强制闯入其他细胞，这是entosis关键的第一阶段。对于癌症治疗来说，这无疑是个好消息，由于癌细胞比正常细胞分裂更频繁，这意味着它们更容易被其他细胞“吃掉”。此外，一些干扰细胞分裂的化疗药物也增加了细胞互食的发生率。
细胞互食与癌症的关系十分复杂，一方面，细胞互食可能为肿瘤提供营养并使其更容易发生遗传错误；另一方面，这一过程也可以通过消除损伤细胞来抵抗癌症。这项新研究发现分裂的细胞更有可能被其他细胞吞噬，这意味着细胞互食或许能够通过让癌症细胞被周围的健康细胞消灭从而延缓或阻碍癌症发展。未来的工作将探讨是否可以通过entosis来预测癌症在患者中的进展及对治疗的反应。
本研究的首席科学家Oliver Florey博士表示：“细胞互食是一个迷人的过程，它可能在正常生理学和癌症中都有作用。通过研究细胞互食，我们希望进一步了解基础细胞生物学，并探索癌症研究新途径。”
参考资料：1)Mitosis can drive cell cannibalism through entosis
2）Cannibal cells may limit cancer growth
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