近日,發表在Nature Communications上的一項研究發現,一些最致命的皮膚癌可能起源于賦予毛發顏色的干細胞,還可能起源于毛囊,而非皮膚層。毛囊是位于皮膚層內的復雜器官。這項研究表明,在皮膚中,未成熟的色素生成細胞發生了致癌基因的改變,然后在第二步中,這些細胞會暴露于正常的毛發生長信號下。


  過去的疾病模型認為日光(如紫外線輻射)是黑色素瘤的主要風險因素,但目前這項研究認為,正常的毛囊中也存在疾病的觸發因素。與正常色素干細胞的不同之處在于,新形成的癌化色素干細胞會向上遷移,在附近的皮膚表面形成黑色素瘤,然后進一步擴散。


  這項研究是在基因工程小鼠中進行的,研究結果在人體組織樣本中得到了證實。


  該研究通訊作者、紐約大學醫學院Ronald O. Perelman皮膚科和Perlmutter癌癥中心的助理教授Mayumi Ito Suzuki博士說:“通過確認毛囊中的致癌色素細胞是黑色素瘤的真正起源,我們對這種癌癥的生物學特性有了更好的理解,并就如何應對它有了新的思路。


  這項研究結果反映了人類的發育過程,從一個單一干細胞發育成胚胎,然后再發育成由數百種細胞類型構成的胎兒。在此過程中,干細胞分裂、繁殖和特化,直到最終成為能夠發揮單一作用的細胞(如神經,皮膚等)。


  使事情復雜化的是,干細胞可以變成不止一種細胞類型,并且可以在不同類型之間轉變。這種靈活性在發育過程中很有用,但在成年后可能是危險的。因為對于成年人來說,癌細胞會重新獲得早期胚胎細胞某些方面的特征。由于干細胞具有這種可塑性,研究人員認為,黑色素瘤可能來自幾種干細胞類型,因此使其難以治療且難以追蹤其來源。


  這項研究針對的是已經分化為黑素細胞的干細胞,這些細胞產生的蛋白質黑色素,吸收太陽光中破壞DNA的紫外線,從而保護皮膚。通過吸收某些波長的可見光但反射其他波長,色素“創造”了頭發的顏色。


  經過一系列精巧的步驟,研究團隊設計了一種用于研究黑色素瘤的新型小鼠模型,讓該團隊可以只編輯毛囊黑素細胞干細胞中的基因(c-Kit-CreER小鼠)。這使研究人員能夠引入遺傳變化,這種變化只會使黑素細胞干細胞及其分化成黑色素瘤的后代細胞發光(無論移動到哪里)。


  通過準確地追蹤關鍵干細胞類型,研究人員證實黑色素瘤細胞可以由黑素細胞干細胞產生,黑素細胞干細胞不正常地向上遷移并從毛囊進入皮膚最外層的表皮,然后深入到皮膚的真皮層。隨后,研究團隊追蹤了這些細胞的繁殖情況。


  一旦到達真皮層,與黑素細胞干細胞在毛囊中共同起源的標記物和色素就會脫落,這很可能是對局部信號的反應。黑素細胞干細胞還獲得了與神經細胞(神經元)和皮膚細胞(間質)相似的特征,這種分子特征幾乎與人類黑色素瘤組織檢查中發現的特征完全相同。


  知道在哪里尋找最初的致癌事件后,研究人員開始逐一消除毛囊環境中的信號,以觀察不存在某種信號的情況下是否仍會發生癌癥。


  通過這種方式,研究團隊證實,即使具有致癌基因突變,毛囊黑素細胞干細胞在沒有暴露于內皮素EDN和WNT的情況下也不會增殖或遷移而引起黑色素瘤。這些信號蛋白通常使頭發變長,色素細胞在毛囊中繁殖。


  該研究的第一作者、Ito實驗室的博士后研究員Qi Sun博士說:“我們的小鼠模型首次證實,毛囊致癌黑素細胞干細胞會形成黑色素瘤,這對于開發針對黑色素瘤的新診斷方法和治療方法非常有意義。盡管我們的發現需要在進一步的人體測試中得到證實,但我們認為黑色素瘤既可能起源于來自毛囊中的色素干細胞,也可能起源于來自皮膚層的色素干細胞,從而使一些黑色素瘤具有多個干細胞來源。


(新聞來源:科技部)

 

責任編輯 | 林玲冰


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