Nature：第一个证据：唯有竞争方能促进我们的皮肤健康发育，但对癌症可不是好事
2019-05-27 佚名 生物通
并非所有的细胞都注定是伟大的。一些被认为不适合在身体内服役的，在早期发育过程中就会通过一种叫做细胞竞争的过程被杀死。这种现象以前被记载在果蝇中，现在哺乳动物也发现了。
并非所有的细胞都注定是伟大的。一些被认为不适合在身体内服役的，在早期发育过程中就会通过一种叫做细胞竞争的过程被杀死。这种现象以前被记载在果蝇中，现在哺乳动物也发现了。
在《Nature》杂志最近的一项研究中，洛克菲勒的科学家指出，小鼠的皮肤细胞有两种竞争形式，一种发生在胚胎早期发育，另一种发生在出生前。研究人员认为，这种激烈的细胞-细胞冲突对培养健康的皮肤至关重要。
胜利者全力以赴
在发育中的果蝇翅膀中，细胞分裂缓慢的即所谓的“失败者”接触到快速分裂的“胜利者”时就会死亡。虽然这一过程已经被广泛研究过，但科学家们仍然不确定它能起到什么作用，以及细胞竞争是否仅限于昆虫世界。
带着这个问题，Elaine Fuchs实验室的Rebecca C. Lancefield教授开始寻找发育中小鼠上皮细胞间竞争的证据。他们通过操纵减缓细胞生长速度的基因创造了一群失败者，并用绿色荧光标记这些细胞。然后用红色荧光标记获胜者，让研究小组能够监测这两个群体的存活情况。
研究人员发现，与获胜者相比，失败者细胞的死亡情况不容乐观。
博士后Stephanie Ellis说：“我们看到失败者的繁殖速度变慢了，但为了真正证明是因为竞争，我们必须证明它们正被优胜者主动淘汰。所以我们制作了视频来追踪细胞间的相互作用。”
视频记录显示，被胜利者包围的失败者细胞比与其他失败者混在一起的细胞更容易死亡，这表明这两个群体确实在竞争。
健康竞争
接下来，科学家们问，他们在皮肤发育过程中观察到的细胞拮抗作用是否在发育后期持续存在。哺乳动物的皮肤从一层开始，并在发育过程中获得越来越多层，最终形成一个坚固的、分层的屏障，保护身体内部不受外界影响。
在他们的第一组实验中，研究人员只在早期单层组织中观察到细胞死亡。然而，这一发现并不能使Ellis相信，在更成熟的皮肤中，竞争是完全没有的。
“我想，也许多层组织使用不同的方法来去除失败者细胞，”她说。“这正是我们看到的。”
研究人员发现，虽然分层组织中的失败者细胞不会死亡，但对它们的待遇确实粗暴一点：它们被推到皮肤表面，最终从身体中脱落。研究人员再次发现，当失败者与获胜者接触时，更有可能以这种方式被驱逐。
科学家们还发现，当竞争被打乱时，皮肤发育得更慢，形成的屏障也不那么有效。这是第一个证明竞争对健康组织发展至关重要的研究，Ellis说，这一发现可能具有临床意义。
她说：“如果你的皮肤屏障需要修复——比如伤口愈合缺陷——那么促进更好的竞争可能会导致屏障功能恢复更快，愈合更快。”
“我们的研究也与癌症研究相一致，癌症研究表明，健康的细胞往往会消除癌基因突变的细胞，并阻止它们发展成癌症，”Fuchs补充道。“在这种情况下，健康细胞开始成为赢家。然而，最终出现了一种更合适的癌细胞，这种癌细胞被赋予了与正常组织细胞更好竞争的武器，从而获得了癌细胞的优胜者地位。”
Fuchs教授的团队目前正在研究健康的干细胞如何失去竞争优势，希望可以利用细胞竞争来开发杀死癌细胞的治疗策略。
原始出处：Ellis SJ, Gomez NC, Levorse J, et al. Distinct modes of cell competition shape mammalian tissue morphogenesis. Nature. 2019 May
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