UNSWシドニーの科学者たちは、小さなアンカーが細胞を所定の位置にとどまらせるのにどのように役立つかを発見しました

by REVOLUSYNAPSE
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骨、筋肉、膵臓の細胞など、私たちの体のほとんどの細胞は、小さなアンカー(「フォーカルアドヒージョン」と呼ばれます)の助けを借りて適切な場所に固定されています。 これらの強力なアンカーは、タンパク質鎖を使用して、細胞をコラーゲンにリンクします。コラーゲンは、私たちの体に構造を与えるタンパク質です。

科学者がアンカーのチェーンがどのように見えるかを詳細に見ることができたのはこれが初めてです。 写真:マルコ・ヘイデッカー。

アンカーは、細胞が置かれたままになり、ほとんどの場合、環境の破壊に抵抗するのに役立ちますが、細胞が癌細胞に変形すると、鎖が壊れて、癌が体の他の部分に広がる可能性があります。

さて、初めて、UNSWシドニーの科学者のチームが、接続を維持する責任があるチェーン内の特定済のタンパク質(またはリンク)を発見しました。

本日公開された調査結果 ネイチャーマテリアルズ、細胞力学の理解に基づいて構築し、癌研究の新しい方向性を示すのに役立つ可能性があります。

「これらのアタッチメントが機能するために不可欠なタンパク質を特定済しました」と、研究の筆頭著者であり、UNSW医学のScientia博士課程の候補者であるMaria LastraCagigas氏は述べています。

「これらの付着が失敗した場合、細胞は癌のように組織を動かしたり侵入したりする傾向があります。」

科学者たちは、癌が何らかの方法で細胞のアンカーを弱めることをすでに知っていましたが、これがどのように起こるのか正確には知りませんでした。

これを研究するのが非常に難しい理由の1つは、アンカーのチェーンのごくわずかなサイズです。それはわずか数ナノメートルの厚さで、人間の髪の毛の約1 / 10,000のサイズです。

チームは、特殊な3D低温電子顕微鏡法(電子顕微鏡を使用して細胞の高解像度画像を作成する強力なイメージング技術)を使用して、アンカーを所定の位置に保持する鎖の主要タンパク質としてトロポミオシンを特定済しました。 低温電子顕微鏡法は現在、細胞内のタンパク質を調べるための最も強力な技術であり、その開発は2017年にノーベル化学賞を受賞しました。

「アンカーのチェーンがどのように見えるかを実際に詳細に見ることができるのはこれが初めてです」と、研究の共同主執筆者であるピーター・ガニング教授は言います。 チームはUNSWのマークウェインライト電子顕微鏡ユニットで発見を行い、これらのトロポミオシン鎖を調べるためにこの技術を使用した世界で最初のチームです。

「これは完全に新しいテクノロジーです。」

研究者らは、実験室で作成された癌細胞とともに、正常細胞を骨癌患者の細胞と比較することにより、アンカー鎖におけるトロポミオシンの役割を特定済しました。

その後、彼らはトロポミオシンを癌細胞に戻そうとしました–驚くべきことに、アンカーは再び付着することができました。

「将来を見据えて、この知識を活用して癌細胞の浸潤を減らすことができるかどうかを学びたいと思っています」とLastraCagigas氏は述べています。

「短期的には、この情報を使用して、癌が転移する素因を持っているかどうかを調べることができます。これは、体全体を移動することを意味します。

「長期的には、癌治療の潜在的な標的としてそれを調べることができます。」

この科学分野を40年間研究してきたGunning教授と共同主執筆者のEdnaHardeman教授は、これは細胞力学を理解する上でのマイルストーンであると述べています。

「この研究が発展するのを見るのは本当に嬉しいことです」と、細胞力学の研究への貢献に対してオーストラリアとニュージーランドの細胞発生生物学学会(ANZSCDB)から2020年大統領メダルを最近授与されたGunning教授は言います。 。

「それは、本質的に私たちにとって生涯の仕事であったこと、つまり細胞の構造の原理を理解することを強化します。」

潜在的な創薬ターゲット

体の約30%はコラーゲンで構成されており、これが「マトリックス」と呼ばれるものを形成しています。

マトリックスは、私たちの骨、靭帯、筋肉、皮膚に存在する足場のようなものです。 それは体のほぼどこにでもあります。 血液中の細胞のように私たちの体の中を移動する細胞を除いて、コラーゲンマトリックスは癌細胞を含むほとんどの細胞の家を形成します。」

Ms Maria Lastra Cagigas、研究主執筆者およびScientia PhD候補、UNSW医学

膵臓がんは、腫瘍の周囲に「バリア」を作成することにより、このマトリックスを変更して独自の利益を得ることができる数少ないがんの1つです。 この障壁は防御機構として機能し、化学療法や免疫療​​法などの癌治療が癌細胞を殺すことを困難にします。

腫瘍は、膵臓癌に関連する線維芽細胞(またはPCAF)(鎖によって固定されている腫瘍の周りの細胞)にこの防御障壁を構築するように強制します。 しかし、科学者は細胞のアンカーと鎖のタンパク質を特定済したので、その障壁を緩める可能性のある治療法の将来の標的としてこれらのタンパク質を探索することができます。

「鎖に関与するタンパク質の種類であるトロポミオシンは創薬可能であることがわかりました」とHardeman教授は述べています。

「これは、これらのタンパク質を実際に攻撃できる小分子阻害剤または薬物を開発することが可能であることを意味します。」

ハーデマン教授は、これらの潜在的な将来の薬は癌治療と一緒に提供される可能性が高いと述べているので、癌治療が機能している間、薬は一時的に障壁を不安定にする可能性があります。

今後の展望

調査結果は有望ですが、Gunning教授は、適切な薬が今後数年間で使用できるようになるとは限らないと述べています。

「私たちは生物学を理解していますが、それから患者の治療に移行することを予測することは困難です」と彼は言います。

「パスがどのように見えるかはわかりますが、タイムラインについては確信が持てません。」

近い将来、場合によっては今後2、3年で、鎖のタンパク質であるトロポミオシンが、科学者がどの癌がより早く広がる可能性があるかを予測するのに役立つ可能性が高くなります。

「私たちが癌の根底にあるメカニズムに基づいて構築し、癌細胞生物学のマーカーを拡大するにつれて、私たちの発見は癌の個別診断の開発への欠落したリンクを追加します」とGunning教授は言います。

ソース:

ジャーナルリファレンス:

カギガス、ML、 etal。 (2021)相関クライオETは、癌細胞の細胞基質接着と細胞増殖の機械的感受性を媒介するアクチン/トロポミオシンフィラメントを特定済します。 ネイチャーマテリアルズdoi.org/10.1038/s41563-021-01087-z

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