癌轉移一直是癌症治療中最為頭疼的問題，同時也是癌症進展中最致命的事件。一旦發生癌轉移，癌細胞就有可能前往任何新的區域定居。儘管當下已經有200多種獲批臨床使用的抗癌藥物，但是很少有藥物能真正阻止癌細胞從原位瘤中脫離和擴散。

其中關鍵原因就是我們不知道癌細胞究竟是如何突破組織屏障的，由於癌轉移基本不可預測，而轉移又發生在體內深處，幾乎超過了現有技術能觀察和追踪的水平。“這似乎有點諷刺，它在癌症中最致命，我們卻了解得最少，”美國杜克大學的生物學教授David Sherwood表示。

但據《發育細胞》的一項新研究，他和同事找到了一個突破研究障礙的幫手：蠕蟲。研究中使用的秀麗隱桿線蟲在發育過程中會經歷一個特殊的時期，它們的生殖道形成依賴於一種被稱作錨細胞的特殊細胞。這類細胞需要突破緻密的組織層，然後才能構建出提供交配和產卵的通道。

這一點和癌細胞轉移時的情形非常相似，癌細胞在轉移時也會在細胞表面形成肉芽狀的突起，這些突起會不斷擠壓組織屏障，最後形成可以供給細胞通過的通道，然後開始實現轉移。這其中就有一個非常關鍵的問題，是什麼在供給它們的“突破”行為，如果有辦法抑制這一行為，那麼癌細胞的轉移計劃就能被提前終止。

研究者利用特殊的顯微鏡對線蟲細胞進行了延時追踪，主要鎖定的是細胞從旁側組織中擠出的時候發生了什麼。由於“突破”行為對細胞來說是一項能量消耗極大的工程，因此研究者考慮的是追踪細胞的ATP水平變化。

這些線蟲的細胞經過特殊的基因工程改造後，會表達監測ATP水平的感受器，當ATP分子很多的時候便會發出可供顯微鏡觀測的熒光。結果，在細胞開始突破組織屏障的時候，突破最前端發出了極其亮眼的熒光，研究指出這裡似乎產生了ATP的爆發式傾瀉。

在神經生長因子（netrin）的信號引導下，大量的線粒體會朝著細胞突破處聚集，這些線粒體生產了不計其數的ATP。為了阻止這種突破行為，研究者設法篩選了8300個線蟲基因，他們開始逐個阻止其中的基因表達，然後觀察細胞的突破行為。

在一次又一次測試後，當研究者乾擾了fgt-1和fgt-2基因時異常發生了，細胞不再能夠完成突破行為了。具體來看，這兩個基因編碼的FGT-1和FGT-2蛋白是一類門蛋白，它們會聚集在細胞的邊界，調控著葡萄糖的跨膜運輸。

在細胞突破時，大量的葡萄糖會因此而湧入細胞內部，為線粒體製造ATP提供原料。當fgt-1和fgt-2基因失活時，細胞內的葡萄糖和ATP水平都下降了，細胞製造突起的能力也大幅度削弱，至少有1/3的細胞完全停止了突破行為。

“失去葡萄糖，細胞穿越組織的計劃會被打破，”Sherwood教授表示，這也預示癌轉移時可能也存在同樣的弱點，他們推測阻止這種ATP的爆發式產生，或許就能阻止癌細胞轉移，這也是他們下一步計劃探索的研究方向。

參考資料：

[1] 從一條微小的蠕蟲中獲得了關於轉移性癌細胞如何為其致命傳播提供動力的新線索。2022 年 3 月 23 日檢索自 https://medicalxpress.com/news/2022-03-tiny-worm-clues-metastatic-cancer。 html

[2] Aastha Garde 等，Localizedglucose import, glycolytic processing, and線粒體產生一個集中的ATPburst to power basement-membrane入侵，Developmental Cell（2022）。DOI：10.1016/j.devcel.2022.02.019

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