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新研究發現調控血管生長的關鍵因子

生長中的血管是可以執行多項任務的佼佼者。不僅僅血管壁上的細胞要進行分裂,它們還必須在往新的方向生長的同時學會如何細胞分裂,最終成為靜脈、動脈或淋巴管的一部分。 Karina Yaniv教授與她在以色列魏茲曼研究所(Weizmann Institute of Science)的團隊著手了解細胞如何應對這些多重挑戰,他們得出了令人驚訝的答案可能會對癌症治療、心臟再生和其他涉及血管生長的情況帶來新的啟示。

 

Ayelet Jerafi-Vider博士是Yaniv實驗室、生物調節學系(Department of Biological Regulation)的前研究生,他與Ivan Bassi博士、Noga Moshe和Yaara Tevet決定一起利用透明斑馬魚胚胎研究生長中的血管壁如何進行細胞分裂。為此,科學家們製造了轉基因魚,使其內皮細胞(血液和淋巴管內層的細胞)的細胞核在不同時期時會發出不同的顏色:細胞正在分裂時為綠色,不分裂時為紅色。他們驚訝地發現,每當一個細胞開始從母體血管中萌發時,其細胞核都是紅色的。這意味著細胞分裂被暫時中止,顯然是為了不在細胞遷移時「分散」細胞的注意力。只有當細胞抵達正確位置時,其細胞核才會變成綠色,也就是開始細胞分裂。

 

然而當科學家們檢查哪些基因控制血管生長時,另一個令人震驚的現象正在等著他們。正如預期地他們觀察到當細胞開始生長和遷移時,一種名為VEGFC的生長因子被大量表現。但這種生長因子卻同時誘發一些阻止細胞分裂的基因表現,包括眾所周知的腫瘤抑制因子p53。當細胞進入VEGFC含量較低的區域時,p53基因的表現量也跟著較低,此時細胞就會恢復分裂。p53基因有時被稱為「基因體的守護者」,它在癌症相關方面之中所扮演的角色已被廣泛研究,但這個研究卻揭露出p53基因具有一個全新的功能:在血管生長過程中,它是細胞萌發的調節器。

 

「我們發現了一個美麗的機制:誘導血管生長的同一生長因子也暫時阻斷了細胞週期,因此細胞可以生長和遷移,而不忙於分裂,這是一個複雜而精細的過程」Yaniv解釋。

 

接下來,科學家們用一種常用於癌症化療的藥物強行阻止了生長中的血管進行細胞分裂。這卻同時促使血管的生長,血管以一種雜亂無章的方式生長且無法分化為原本計畫的血管類型。這樣雜亂無章的生長方式類似於常常被發現在包圍在腫瘤上的異常增生與穿透腫瘤的血管。

 

「我們的研究結果表明,某些化療藥物可能解決了一個問題(阻斷癌細胞的分裂)但卻製造了另一個問題(刺激能夠支持腫瘤生存的血管的生長)」,Yaniv說。「如果進一步的研究中證實了這種情況,這可能導引出新的方法使化療更加有效。」

 

如果這樣的現象在進一步的研究中被驗證,那麼在設計癌症治療方法時將需要考慮到這一點,就是如何防止化療後新血管的生長。另一方面,瞭解血管的生長究竟是如何被調控,這樣的知識在未來可能有助於人們瞭解當組織需要再生或恢復時(例如在心臟病發作或中風之後)如何增強特定部位的血管生長。

 

該研究團隊包括以色列Weizmann’s Biological Regulation Department的Gideon Hen博士,以及美國University of Massachusetts Medical School的Daniel Splittstoesser、Masahiro Shin博士與Nathan D. Lawson教授。

 

資料來源:

https://wis-wander.weizmann.ac.il/life-sciences/blocking-distraction-how-growing-blood-vessels-do-it-all  

更新日期 : 2021/12/23