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2021-10-07 08:40

阻止分心:生长中的血管是如何做到这一切的

Blocking Distraction: How Growing Blood Vessels Do It All

生长中的血管是多任务处理的专家。它们的细胞壁不仅会分裂,还必须在学习专门化的过程中向新的方向发芽,最终成为静脉、动脉或淋巴管的一部分。魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)的卡琳娜·亚尼夫(Karina Yaniv)教授和她的团队开始研究细胞如何应对这些多重挑战,他们得出了令人惊讶的答案,可能会为癌症治疗、心脏再生和其他涉及血管生长的情况提供新的线索。

阿耶莱特·杰拉菲-维德(Ayelet Jerafi-Vider)博士曾是亚尼夫生物调控系实验室的一名研究生,他与伊万·巴西(Ivan Bassi)、诺加·摩西(Noga Moshe)和亚拉·特韦(Yaara Tevet)博士一起,决定跟踪透明斑马鱼胚胎中生长血管壁的细胞分裂。为此,科学家们培育出了一种转基因鱼,在这种鱼中,内皮细胞的细胞核(排列在血管和淋巴管内壁上的细胞)呈现出不断变化的颜色:细胞分裂时为绿色,分裂时为红色。他们惊奇地发现,每当一个细胞开始从母管中发芽时,它的细胞核总是红色的。这意味着细胞分裂被暂时中止,显然是为了在迁移时不“分散”细胞。只有当细胞停留在正确的位置时,它的细胞核才会变成绿色,也就是说,细胞开始分裂。

当科学家们检查哪些基因控制血管生长时,另一个令人惊讶的发现等待着他们。不出所料,他们发现一种叫做VEGFC的生长因子在细胞开始发芽和迁移时显著表达。但是,这种生长因子引发了一些基因的表达,这些基因暂时阻断了细胞分裂,包括众所周知的肿瘤抑制因子p53。当细胞进入VEGFC水平较低的区域时,就会恢复分裂,因此,p53的水平也会较低。p53基因有时被称为“基因组的守护者”,在癌症中已经被广泛研究,但目前的研究揭示了一个全新的角色:在血管生长过程中促进细胞发芽。

亚尼夫解释说:“我们已经发现了一种美丽的机制——同一种生长因子可以诱导发芽,也可以暂时阻断细胞周期,所以细胞可以发芽和迁移,而不需要忙着分裂,这是一个复杂而苛刻的过程。”

Blocking Distraction: How Growing Blood Vessels Do It All当科学家们在斑马鱼胚胎(右)的生长血管中应用了一种阻止细胞分裂的药物时,生长变得混乱,出现了异常的芽(用箭头标记),而不是正常、有序的生长(左)。资料来源:魏茨曼科学研究所

接下来,科学家们用一种通常用于癌症化疗的药物强行阻止了血管生长过程中的细胞分裂。这导致了血管生长的增强,以无序的方式发芽,并没有特化成不同的血管类型。它们杂乱的缠结就像无序的血管生长,经常包裹并穿透癌性肿瘤。

亚尼夫说:“我们的发现表明,某些化疗药物可能解决了一个问题——阻止癌细胞分裂,但却产生了另一个问题——刺激血管的生长,从而支持肿瘤的存活。”“如果在进一步的研究中确实发现了这种情况,它可能会为使化疗更有效的新方法指明方向。”

如果进一步的研究证实了这一点,那么在设计癌症治疗方案时就需要考虑到这一点,以防止化疗后新血管的生长。另一方面,了解血管的生长是如何精心安排和控制的,也许有一天,当组织需要再生或复苏时,例如,心脏病发作或中风后,有助于增强血管的生长。

这项研究发表在《细胞报告》上。