当癌细胞转移脱离原来的肿瘤时，它们会开始长途跋涉，有效地穿越一系列复杂、拥挤和封闭的微环境，然后在另一个地方扎下毒根。

这是细胞对人体进行的一次侵略性的全面攻击，给患者造成毁灭性的伤害。虽然大多数转移性癌症在一定程度上可以控制，但通常无法治愈。

不过，由佐治亚理工学院和埃默里大学研究员Denis Tsygankov共同领导的一项新的多机构研究侧重于这种破坏性癌细胞外流的内在机制，该研究可能会为这些患者带来希望。研究团队在《先进科学》（Advanced Science）杂志上发表的研究报告指出，在细胞内运输过程中起关键作用的运动蛋白——动力蛋白，是癌细胞转移的驱动力。

“研究团队证明，癌症患者体内动力蛋白高表达与转移性侵袭性密切相关。”佐治亚理工学院和埃默里大学华莱士H.库尔特生物医学工程系副教授Tsygankov说。

癌细胞在体内的扩散主要与肌动蛋白驱动的细胞运动有关。但癌细胞的转移并不总是与肌动蛋白收缩所产生的力量完全一致。事实上，在高度密闭的环境中肌动蛋白的活性会降低，从而使细胞改变形状，挤压细胞外基质或相邻细胞之间的狭小空间。

另一方面，研究结果表明，在这种条件下动力蛋白变得不可或缺，它在复杂环境中的迁移（如转移过程中）中与肌动蛋白发挥着互补的动力生成作用。

Tsygankov、宾夕法尼亚州立大学的Erdem Tabdanov（项目负责人）和Amir Sheikhi是该研究的三位通讯作者。他们的合作者包括罗切斯特大学和美国食品药品管理局的研究人员。

该项目汇集了细胞生物力学（Tabdanov）、生物软材料（Sheikhi）等多个学科，以及Tsygankov实验室在数学建模和计算机视觉等算法方面的专长。在这项研究中，他的团队开发了一种用于在无标记显微镜下有效识别和跟踪具有复杂动态形状细胞的新型自动化方法。

Tsygankov说：“通过这项研究，我们推进了对细胞运动分子机制的基本理解，并发现了动力蛋白在这一过程中被低估的作用。这为发现对抗侵袭性转移的新治疗策略提供了机会。”

Advanced Science. doi.org/10.1002/advs.202302229

图1：动力蛋白及其调节辅助因子动力蛋白激活蛋白^[1]亚基升高与乳腺癌患者的高死亡率和转移性侵袭相关。a) 动力蛋白激活蛋白的亚基5（DCTN5，左）和细胞质动力蛋白的重链1（DYNC1H1，右）升高表明乳腺癌患者的生存率较低。b) 乳腺癌的转移性侵袭与动力蛋白亚基2（DCTN2，左和中）的过表达相关。c) 乳腺癌分期进展与动力蛋白调节系统的逐渐升高相关。正常乳腺组织与乳腺癌组织中DCTN2表达的二元差异（左）；第一（非转移性）至第四（转移性）乳腺癌分期（DYNC1H1，中）乳腺癌分期的动力蛋白的重链1的过表达逐渐增加；以及乳腺癌各期动力蛋白亚基2的逐渐升高（DCTN2，右）。请注意，图1a（左、右）中的生存曲线是使用内置工具分析“人类蛋白质图谱”中的乳腺癌TCGA^[2]数据得出的。图1b和c由R2基因组学分析和可视化平台（R2-Genomics Analysis and Visualization Platform）^[3]的MegaSampler工具输出的，这个工具可查看多个乳腺癌基因芯片^[4]数据库中的基因数据。用MegaSampler工具分析的数据库名称见各图。

注：

[1] dynactin，动力蛋白激活蛋白， 是一个与胞浆内动力蛋白的功能相关的多亚基复合物。更多介绍可参考《动力蛋白激活蛋白亚单位Dynamitin具有ATP酶活性的生物化学特征》和《剑桥科学家Cell揭示动力蛋白自抑制和激活机制-附专家点评丨BioArt特别推荐》。

[2] TCGA，The Cancer Genome Atlas，即癌症基因组图谱。是美国国家癌症研究所(National Cancer Institute)和美国人类基因组研究所(National Human Genome Research Institute)共同监督的一个项目，旨在应用高通量的基因组分析技术，以帮助人们对癌症有个更好的认知，从而提高对于癌症的预防、诊断和治疗能力。更多介绍可参考《TCGA数据库中癌症名称缩写》。

[3] R2-Genomics Analysis and Visualization Platform是一个收录了大量数据集用来分析基因功能的数据库，其简介可参考《基因功能预测数据库R2: Genomics Analysis and Visualization Platform使用指南》，这个平台的网址是：https://hgserver1.amc.nl/cgi-bin/r2/main.cgi?open_page=login 。

[4] microarray，微阵列芯片，通常指基因芯片（DNA Microarrays），是一种在上世纪80年代开始研制，90年代成熟和推广并得到广泛应用的生物学检测技术。DNA微阵列（基因芯片）技术和传统的Southern杂交、Northern杂交等技术一样，均基于核酸之间的互补结合特性开发，但是传统技术只能针对单个基因来分析，而微阵列技术则开启了高通量模式。更多介绍可参考《DNA微阵列（基因芯片）简介》和《组学方法与数据分析——cDNA microarray（基础篇）》。

BMEN202310280002
来源：佐治亚理工学院
标题：Finding the Driving Forces Behind Cancer Metastasis