覆盖在人体皮肤和体内各种腔道(食管、胃、肠和气管等)表面的上皮细胞,是恶性肿瘤发生的主要部位,其中很重要的两个原因是:上皮细胞分裂比较活跃和上皮细胞受周围环境影响较大,这也导致
上皮细胞发生基因突变的概率更高
。
究竟有多高呢?
2015年,
英国剑桥桑格研究所的科学家,从进行眼睑整形术的老年人那里,获得了眼皮部位的正常皮肤组织,然后他们列出
74个重要癌基因,
针对性地做了超深度测序。
英国剑桥桑格研究所科学家用
的老人眼皮(扫一眼就行)
结果比上面的图更让人震惊。那些
看起来并没有什么病理变化的皮肤组织,其实并没有那么健康,
18-32%的细胞携带有癌基因突变,平均在每平方厘米的上皮组织里可以找到约140个致癌驱动突变。
他们的这一重要发现发表在《科学》杂志上
[1]!
1平方厘米皮肤中的细胞癌基因突变情况,很多细胞携带多个突变
要知道,上面的74个基因都是癌基因,它们
要么会让细胞疯狂生长,要么会促进肿瘤的生成
。然而,让科学家疑惑的是,为啥这些组织没有癌变,甚至没有任何可见的组织异常?
携带大量癌基因突变的组织为什么不到处长肿瘤?为什么肿瘤形成的那一套突然失灵了?
耶鲁大学Valentina Greco博士团队和Fred Hutchinson癌症研究中心的Slobdan Beronja博士也一直在苦苦思考这个问题。在他们看来,解决的办法就是亲眼看看那些携带突变的细胞到底怎么了。
Valentina Greco博士(左)和Slobodan Beronja博士(右)
为了便于观察,他们选择了小鼠皮肤里的毛囊干细胞作为研究对象。
Greco博士和
Beronja博士
首先对小鼠皮肤的一小部分处于静息期的毛囊干细胞进行基因改造,让控制细胞生长的β-catenin基因突变,这样一来
这些细胞就获得了快速分裂增殖的能力,这是形成肿瘤所必备的能力
。
然后,他们将小鼠的皮肤放在
双光子显微镜下观察。
结果他们发现,β-catenin基因突变的细胞在1到2周内,会导致赘生物的生成,但是
4周内有
80%的赘生物都会消退
,并且在随后的几周内并没有反弹。更让人震惊的是,
即使没有消退的那20%的赘生物,在接下来的皮肤静息期内也会完全消退
!
这就奇怪了。
接下来,
Greco博士和
Beronja博士分别用红色荧光蛋白和绿色荧光蛋白标记了
基因突变的细胞和正常的细胞,
对处于毛囊生长期和退行期的细胞行为进行了追踪。
结果他们发现,
在生长期,那些
基因突变的细胞位于赘生物的中间部分
。在退行期之前,
正常的细胞会分布在基因突变的细胞周围,将这些突变细胞围住,逐渐让携带
基因突变的红色细胞完全
消退
。
一开始,基因突变的细胞(红色)生长较快,试图突围,随着时间的推移,正常的细胞(绿色)生长更快,迅速形成合围之势,将突变细胞一举围歼(或成功改造)
基因突变的细胞(红色)死命的突围,结果没坚持多久就被正常的细胞(绿色)包围
难道正常细胞真把基因突变的细胞围歼了?于是,研究人员又采用基因改造技术,让小鼠基因突变细胞周围的
正常细胞数量减少
。发现正常细胞数量减少后,
只有40%的赘生物发生了消退,其他的则接着生长
。
紧接着,研究人员通过基因改造让正常细胞完全不能增殖。结果
只有不到2%的赘生物发生了消退
。这说明
正常细胞是组织中消除突变细胞所必需的!
正常细胞(绿色)不再增殖之后,突变细胞(红色)肆意生长
正常细胞(绿色)不能增殖后,突变细胞(红色)失控了!
Beronja博士兴奋地表示:
“这是一个意想不到的修复机制!
你的皮肤可以通过主动去除突变细胞,来耐受致癌突变
!”
[2]
近日,
Greco博士和Beronja博士的这一重要发现刊登
在《自然》杂志上
[3]
。这个研究告诉我们:
当含有致癌突变的皮肤细胞开始形成肿瘤时,相邻的正常皮肤细胞会像惩恶扬善的警察一样,积极纠正异常细胞造成的组织缺陷
!具体说来就是,
正常皮肤细胞会围绕在变形的组织周围,要么将这些赘生组织消灭掉,要么将其转化成包括毛囊在内的正常皮肤结构
!