新研究發現，蛋白質動力蛋白對乳癌細胞的運動至關重要，這為”癱瘓”癌細胞的治療提供了一個新靶點，有可能成為化療的一種非破壞性替代療法。雖然臨床應用還在醞釀中，但這項突破為未來的個人化癌症療法帶來了希望。

任何癌症最致命的一面就是轉移，即癌細胞擴散到全身。賓州州立大學領導的突破性研究首次發現了乳癌細胞侵入健康組織的機制。這項關鍵性發現揭示了一種名為”dynein”的運動蛋白在軟組織模型中推動癌細胞運動的重要作用，為阻礙癌細胞轉移提供了新的臨床靶點，並有可能徹底改變癌症治療方法。

賓州州立大學藥理學助理教授、該研究的主要共同通訊作者埃德姆-塔布達諾夫（Erdem Tabdanov）說：”這一發現標誌著許多方面的範式轉變。到目前為止，動力蛋白還從未被用於為癌細胞運動提供機械力，也就是癌細胞自我移動的能力。現在我們可以看到，如果以dynein為靶標，就能有效阻止這些細胞的運動，從而阻止轉移擴散。”

合作努力和模型系統

該計畫最初是賓州州立大學化學工程系和賓州州立大學醫學院之間的合作項目，後來發展成為與羅徹斯特大學醫學中心、喬治亞理工學院、埃默里大學和美國食品藥物管理局的研究人員之間的多機構合作項目。

賓州州立大學的阿米爾-謝克希（Amir Sheikhi）設計的健康軟組織三維模型中顯示了人類乳癌細胞的遷移。微凝膠是看不見的，以避免對細胞造成視覺幹擾。細胞核為綠色。圖片來源：Erdem Tabdanov/賓州州立大學

研究人員使用活體顯微鏡觀察乳癌活細胞在兩個不同的人體模型系統中的遷移。第一個系統是由膠原纖維組成的二維網絡，它揭示了癌細胞如何在腫瘤周圍的細胞外基質中移動，並顯示了dynein是癌細胞移動的關鍵。

第二個系統是由賓州州立大學化學工程和生物醫學工程助理教授阿米爾-謝基（Amir Sheikhi）、多蘿西-福爾-哈克（Dorothy Foehr Huck）和J. 勞埃德-哈克（J. Lloyd Huck）領導的團隊所發展的三維模型。

三維模型的發現

第二個系統的設計目的是利用微型水凝膠顆粒或微凝膠網絡模仿軟組織，這些顆粒或微凝膠以類似腫瘤的形狀連接在一起。與二維模型一樣，研究人員在三維模型中發現，dynein 在癌細胞擴散或轉移過程中”不可或缺”。

“利用這些部分模擬腫瘤的三維模型，我們發現如果阻斷了dynein，癌細胞就不能有效地移動和滲透到實體組織中，”Sheikhi說。”在這兩種模型中，我們都發現，dynein 對細胞運動極為重要，這為癌症治療提供了一種全新的方法。我們展示瞭如何癱瘓癌細胞，而不是用放療或化療殺死癌細胞。這是個好消息，因為你不必真的殺死細胞，這是一種同時針對癌細胞和健康細胞的嚴酷方法。相反，你只需阻止癌細胞移動即可。”

一種人類乳癌細胞–腺癌MDA-MB-231 表現出類似轉移的黏附性，在模擬軟組織的膠原基質中擴散和遷移。賓州州立大學領導的新研究首次揭示了乳癌細胞如何侵入健康組織背後的機制。這項發現表明，一種名為”動力蛋白”（dynein）的運動蛋白為軟組織模型中癌細胞的運動提供了動力，從而為臨床抗癌轉移提供了新的靶點，並有可能從根本上改變癌症的治療方法。圖片來源：由艾德姆-塔布達諾夫提供

塔布達諾夫解釋說，與化療相比，細胞”癱瘓”可能被證明是一種有效的癌症治療策略，因為在手術切除主要腫瘤後，它可以在不損害健康組織和細胞的情況下防止癌症擴散。

他說：『化療的訣竅在於殺死癌細胞的速度要比身體其他部位稍快–這是一場與時間的賽跑。化療在忙於殺死癌細胞的同時，會對人體的正常健康組織造成很大傷害。如果我們能控制住癌症，阻止它的發展，就能保持身體健康部分的健康。”

未來展望

研究人員指出，任何潛在的臨床治療方法都還很遙遠–因為他們還沒有進行人體或動物試驗。謝克希已經申請了與其團隊平台相關的多項專利，並計劃利用該技術研究包括其他癌症在內的多種疾病。

Sheikhi說：「我們對與賓州州立醫學院的合作感到非常興奮，我們的實驗室正在其他計畫上密切合作。我認為這些平台有朝一日可以實現癌症的個人化醫療和個人化治療，並有望實現許多其他疾病的個人化治療。”