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科学家发现某些皮肤癌可能起源于毛囊

来源:科技部 2020-01-02 09:28

 

近日,发表在Nature Communications上的一项研究发现,一些最致命的皮肤癌可能起源于赋予毛发颜色的干细胞,还可能起源于毛囊,而非皮肤层。

毛囊是位于皮肤层内的复杂器官。这项研究表明,在皮肤中,未成熟的色素生成细胞发生了致癌基因的改变,然后在第二步中,这些细胞会暴露于正常的毛发生长信号下。

过去的疾病模型认为日光(如紫外线辐射)是黑色素瘤的主要风险因素,但目前这项研究认为,正常的毛囊中也存在疾病的触发因素。与正常色素干细胞的不同之处在于,新形成的癌化色素干细胞会向上迁移,在附近的皮肤表面形成黑色素瘤,然后进一步扩散。

这项研究是在基因工程小鼠中进行的,研究结果在人体组织样本中得到了证实。

该研究通讯作者、纽约大学医学院Ronald O. Perelman皮肤科和Perlmutter癌症中心的助理教授Mayumi Ito Suzuki博士说:“通过确认毛囊中的致癌色素细胞是黑色素瘤的真正起源,我们对这种癌症的生物学特性有了更好的理解,并就如何应对它有了新的思路。”

这项研究结果反映了人类的发育过程,从一个单一干细胞发育成胚胎,然后再发育成由数百种细胞类型构成的胎儿。在此过程中,干细胞分裂、繁殖和特化,直到最终成为能够发挥单一作用的细胞(如神经,皮肤等)。

使事情复杂化的是,干细胞可以变成不止一种细胞类型,并且可以在不同类型之间转变。这种灵活性在发育过程中很有用,但在成年后可能是危险的。因为对于成年人来说,癌细胞会重新获得早期胚胎细胞某些方面的特征。由于干细胞具有这种可塑性,研究人员认为,黑色素瘤可能来自几种干细胞类型,因此使其难以治疗且难以追踪其来源。

这项研究针对的是已经分化为黑素细胞的干细胞,这些细胞产生的蛋白质黑色素,吸收太阳光中破坏DNA的紫外线,从而保护皮肤。通过吸收某些波长的可见光但反射其他波长,色素“创造”了头发的颜色。

经过一系列精巧的步骤,研究团队设计了一种用于研究黑色素瘤的新型小鼠模型,让该团队可以只编辑毛囊黑素细胞干细胞中的基因(c-Kit-CreER小鼠)。这使研究人员能够引入遗传变化,这种变化只会使黑素细胞干细胞及其分化成黑色素瘤的后代细胞发光(无论移动到哪里)。

通过准确地追踪关键干细胞类型,研究人员证实黑色素瘤细胞可以由黑素细胞干细胞产生,黑素细胞干细胞不正常地向上迁移并从毛囊进入皮肤最外层的表皮,然后深入到皮肤的真皮层。随后,研究团队追踪了这些细胞的繁殖情况。

一旦到达真皮层,与黑素细胞干细胞在毛囊中共同起源的标记物和色素就会脱落,这很可能是对局部信号的反应。黑素细胞干细胞还获得了与神经细胞(神经元)和皮肤细胞(间质)相似的特征,这种分子特征几乎与人类黑色素瘤组织检查中发现的特征完全相同。

知道在哪里寻找最初的致癌事件后,研究人员开始逐一消除毛囊环境中的信号,以观察不存在某种信号的情况下是否仍会发生癌症。

通过这种方式,研究团队证实,即使具有致癌基因突变,毛囊黑素细胞干细胞在没有暴露于内皮素EDN和WNT的情况下也不会增殖或迁移而引起黑色素瘤。这些信号蛋白通常使头发变长,色素细胞在毛囊中繁殖。

该研究的第一作者、Ito实验室的博士后研究员Qi Sun博士说:“我们的小鼠模型首次证实,毛囊致癌黑素细胞干细胞会形成黑色素瘤,这对于开发针对黑色素瘤的新诊断方法和治疗方法非常有意义。尽管我们的发现需要在进一步的人体测试中得到证实,但我们认为黑色素瘤既可能起源于来自毛囊中的色素干细胞,也可能起源于来自皮肤层的色素干细胞,从而使一些黑色素瘤具有多个干细胞来源。”(生物谷Bioon.com)

 

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