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为探究肿瘤微环境中肿瘤衍生因子如何调控间充质干细胞(MSCs)行为,研究人员用肿瘤条件培养基预处理的 MSCs 处理多种癌细胞系。结果显示,预处理 1 周的 MSCs 能抑制癌细胞,尤其是结直肠癌细胞。该研究为 MSCs 用于癌症治疗提供依据。
在生命科学与医学领域,癌症始终是高悬在人类健康头顶的 “达摩克利斯之剑”。间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)作为一类具有独特生物学特性的细胞,在癌症研究中备受瞩目。MSCs 广泛存在于几乎所有组织类型,拥有自我更新和分化为多种细胞类型的多能性 ,这使其在免疫调节、癌症治疗以及再生医学等领域都展现出巨大的研究价值。
然而,MSCs 在癌症中的角色却充满争议,就像一把双刃剑。一方面,它具有促肿瘤发生的作用。MSCs 能够通过分泌细胞外囊泡、生长因子和细胞因子等,改变肿瘤微环境,进而促进肿瘤细胞的转移、免疫逃逸以及癌症的进展 。比如,MSCs 分泌的血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)和肝细胞生长因子(Hepatocyte Growth Factor,HGF),可以推动肿瘤血管生成,为肿瘤的生长提供养分。而且,MSCs 的肿瘤归巢特性,使其能直接将这些促肿瘤信号传递给癌细胞。另一方面,MSCs 又具备抗肿瘤的潜力。当暴露于特定的肿瘤衍生因子时,MSCs 可以产生如干扰素 -γ(Interferon-γ,IFN-γ)和转化生长因子 -β(Transforming Growth Factor-β,TGF-β)等抗肿瘤细胞因子,抑制癌细胞的增殖和迁移 。同时,MSCs 来源的细胞外囊泡中含有的蛋白质和微小 RNA,在某些癌症中也能抑制转移并诱导癌细胞凋亡 。
这种复杂的双重特性使得肿瘤微环境在决定 MSCs 行为方面起着关键作用。不同的肿瘤来源、分泌的细胞因子以及所使用的 MSCs 类型,都会显著影响基于 MSCs 的细胞间相互作用结果。尽管目前 MSCs 在癌症治疗中的应用研究日益受到关注,但关于其促肿瘤和抗肿瘤效应的潜在机制仍未完全明晰。正是在这样的背景下,为了进一步探索肿瘤衍生因子对 MSCs 行为的调控机制,来自未知研究机构的研究人员开展了一项意义重大的研究,相关成果发表在《Archives of Medical Research》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞培养方面,选用了包括 MCF-7、MDA-MB-231、FaDu 和 HT-29 等多种知名且常用的癌细胞系,间充质干细胞 MSCs(TERT-GFP)由南丹麦大学的 Mustapha Kassem 博士提供,癌细胞则购自沙特阿拉伯利雅得的美国典型培养物保藏中心(ATCC) 。实验中,将这些细胞在含有 10% 胎牛血清(FBS)、1% 青霉素 - 链霉素(Pen-Strep)和 1% 非必需氨基酸(NEAA)的 DMEM 培养基中,于 37°C、5% 湿度的细胞培养箱中培养。在数据处理与分析上,借助 Microsoft Excel 和 GraphPad Prism 软件进行统计分析和绘图,通过双尾 “t” 检验计算 p 值,以 p < 0.05 作为具有统计学意义的标准,多组分析采用单因素方差分析(ANOVA)。
下面来看具体的研究结果:
- 肿瘤诱导的 MSCs 对癌细胞形态的影响(Effect of Tumor-Induced MSCs on the Morphology of Cancer Cells In Vitro):研究人员将常见的癌细胞系分别与对照 MSCs(control TERT-GFP cells)和经肿瘤因子预处理的 MSCs(CM-induced TERT-GFP cells)进行体外共培养,以此观察细胞形态的变化。尽管文中未详细阐述形态变化的具体情况,但该实验为后续研究奠定了基础。
- 肿瘤诱导的 MSCs 对癌细胞增殖的影响:研究发现,当癌细胞系与正常 MSCs 共培养时,各癌细胞系的细胞增殖均有所增加。然而,只有 HT-29 结直肠腺癌细胞与 CM-induced TERT-GFP 细胞共培养时,细胞增殖出现显著降低。这表明经肿瘤因子预处理的 MSCs 对不同癌细胞的增殖影响存在差异,且对 HT-29 细胞的增殖抑制作用尤为明显。
- 肿瘤诱导的 MSCs 对癌细胞迁移的影响:实验观察到,预先暴露于肿瘤因子的 MSCs,对所有研究的肿瘤细胞类型的吸引 / 迁移能力均有所下降,特别是对 HT-29 细胞。这意味着肿瘤因子预处理改变了 MSCs 的迁移特性,使其向肿瘤细胞迁移的能力减弱。
- 肿瘤诱导的 MSCs 对癌细胞集落形成的影响:研究表明,与肿瘤细胞共培养的预先暴露于肿瘤因子的 MSCs,显著影响了癌细胞的伤口愈合,并且肿瘤因子明显减少了结直肠癌细胞的集落形成。这进一步说明肿瘤因子预处理的 MSCs 对癌细胞的生长和发展具有抑制作用,尤其是在结直肠癌方面。
在研究结论与讨论部分,研究人员指出,在本研究中,利用多种基于细胞的检测方法,探究了经肿瘤因子预处理的 MSCs 对三种常见且难以检测的癌症的影响。结果显示,用癌症因子诱导 MSCs 一周能够抑制癌细胞,特别是结直肠癌细胞。这一发现为后续关于 MSCs 及其在癌症治疗中的应用研究提供了重要的支持。它有助于深入理解 MSCs 与肿瘤细胞之间的相互作用机制,为开发基于 MSCs 的癌症治疗新策略提供了理论依据,有望推动癌症治疗领域的进一步发展。未来的研究可以在此基础上,进一步探究肿瘤因子预处理的 MSCs 抑制癌细胞的具体分子机制,以及如何优化这种治疗策略,提高其在临床癌症治疗中的有效性和安全性。