在细胞水平,错误的决定可以是正确的.康奈尔大学的工程师和威尔康乃尔医学院的临床学家们已经发现了一类特殊的癌细胞群——肠癌干细胞,可以在增殖或保持不变之间切换开关,这一开关受到一个特殊的microRNA(miRNA)调控.

    电子工程与计算机工程副教授Xiling Shen以及医学副教授Steven M. Lipkin带领的研究小组开展了这项研究,他们的团队中包括了工程师、生物学家和医生.研究结果被发表在5月2日的Cell Stem Cell上.

    癌症干细胞生活在肿瘤中,与常规的干细胞拥有同样的特质,它们决定如何分化.研究人员称,对于早期阶段非浸润性的肿瘤来说,癌症干细胞偏向于不对称分裂,这意味着癌症干细胞的群体是保持不变的.但是在更恶性的晚期肿瘤中,这些细胞倾向于对称分裂或快速增殖.它们制造了多一倍的拷贝数,从而导致了癌细胞的浸润、转移或扩散.

    MicroRNA是一类非编码RNA,不同于一般的mRNA,它不会制造蛋白质,但是却对生物学功能起到了重要的作用,而对于它们的作用,我们也只是了解了一部分.

    “对于正常组织而言,miRNA常常被认为是可有可无的,我们基本上忽视了它在决定癌症方面的作用.”利用肠癌患者的临床相关样品,该研究小组开展了一系列实验,他们发现了miR-34a的存在与肿瘤大小、转移潜能和患者的药物抵抗之间的联系.

    他们发现,miRNA作为一个敏锐的开关控制了肠癌干细胞的分裂模式——对称或不对称,这与它们对蛋白质生产的调节机制是不同的.

    通过改变miRNA在给定样本中的结合位点数目,系统的动力学特征可以被剧烈的或渐进的调节.大量的miRNA结合位点使这一开关的转换非常迅速,而较少的结合位点使它能渐进地转变.通过研究miRNA如何影响了真实患者体内的癌症发展,研究人员假设,晚期肿瘤试图关闭这一开关机制,因此细胞可以更自由的创造特别多的癌症干细胞.这意味着治疗需要针对microRNA结合位点的上游,也就是当癌症已经扩散时,需要更好的控制microRNA水平的开关转换,而不只是增加microRNA的水平.

    参照文献：

    A MicroRNA miR-34a Regulated Bimodal Switch Targets Notch in Colon Cancer Stem Cells. Cell Stem Cell, 2013, doi:10.1016/j.stem.2013.03.002.

    http://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(13)00097-0