胶原蛋白是一种纤维状结构性蛋白质,广泛存在于皮肤、关节和骨骼中,起着支撑器官和保护机体的作用,包括使皮肤保持弹性。人体会自然生成胶原蛋白,但随着时间的推移,胶原蛋白纤维会老化损坏,失去厚度和强度,导致皮肤出现皱纹。因此化妆品行业打出“还原青春”的旗号,开始将胶原蛋白成分纳入产品中。
但值得一提的是,胶原蛋白本有多种不同类型,并非所有的胶原蛋白都能用于化妆品行业,起到美容效果,有的胶原蛋白一旦水平过高,甚至还可导致疾病恶化。近日,一篇发表在《自然》杂志上的新研究显示,XII型胶原蛋白(人体内28种胶原蛋白之一)可以使癌细胞变得更具侵略性,甚至能引发乳腺癌细胞扩散。
胶原蛋白纤维在健康和肿瘤基质中的组织方式图源文献[1]
XII型胶原蛋白是乳腺癌扩散的帮凶?
研究表明,所有实体瘤的发展都是由内在的细胞突变与外在的肿瘤微环境所决定的。乳腺癌的发展取决于乳腺癌细胞与细胞外基质(ECM)之间的相互作用。要想了解XII型胶原蛋白对乳腺癌的影响,得先弄清楚肿瘤微环境和细胞外基质这两个概念。
肿瘤微环境指的是围绕肿瘤的生态系统,它会不断与癌细胞相互作用,影响肿瘤的生长。细胞外基质是肿瘤微环境的组成部分,是个由大约-个核心分子组成的三维网状结构,为身体所有部位的细胞和组织提供结构和功能支持。在癌症蔓延发展的过程中,不断变化的细胞外基质塑造和定义着肿瘤微环境,也影响着肿瘤的生长与扩散。
该文作者托马斯·考克斯副教授用了个有趣的比喻:“想象一下,癌细胞是种子,而肿瘤微环境是土壤。通过研究土壤,即细胞外基质,我们可以开始了解是什么让一些肿瘤比其他肿瘤更具侵略性,并由此开发出治疗癌症的新方法。”
在这项研究中,研究人员记录了肿瘤基质如何随时间变化,并生成了一个综合数据库,最后将目光锁定在XII型胶原蛋白上。XII型胶原蛋白在组织其他胶原蛋白方面发挥着重要作用,并能对细胞外基质的三维结构产生深远影响。
还值得注意的是胶原蛋白I。这是细胞外基质的主要结构成分,其丰度在癌症领域已被广泛研究,被认为既促肿瘤也抗肿瘤。还有研究表明,胶原蛋白I的沉积会增加侵略性乳腺癌的风险。然而,还有更多问题亟需解答:基质的组成、数量,胶原蛋白是如何促肿瘤和抗肿瘤的,以及如何调节基质避免其促肿瘤。
在这篇论文中,加文医学研究所的研究人员对小鼠模型中的肿瘤进行了研究,从最早的癌症临床前阶段,一直到晚期的肿瘤。他们发现,随着肿瘤的发展,许多基质分子发生了变化,重要的是胶原蛋白XII的水平在增加。
此前,XII型胶原蛋白已被确定为结肠直肠癌预后不良的标志物,但其基本机制尚不清楚,在乳腺癌中的功能也未得到充分探索。此次,研究人员通过对人类和鼠类单细胞转录组数据的分析表明,肿瘤中的成纤维细胞(CAFs)分泌的XII型胶原蛋白通过调节胶原蛋白I的纤维组织和基质的生物力学,创造了一个允许乳腺癌细胞转移扩散的肿瘤微环境。
该研究团队还使用了基因工程来控制XII型胶原蛋白的产生,发现随着XII型胶原蛋白水平的增加,癌细胞的扩散也在增加。这进一步证实了高水平的XII型胶原蛋白与较高的肿瘤扩散率和患者较低的生存率有关。
最后,研究者们在针对患者群的研究中发现,XII型胶原蛋白是扩散复发风险高的乳腺癌的一个指标,也就是说,测量患者肿瘤活检中的XII型胶原蛋白水平或可作为一种筛查工具,识别转移扩散率较高的侵袭性乳腺癌,如三阴性乳腺癌。
但研究最后称,XII型胶原蛋白几乎被完全被抽离消除后,肿瘤的转移扩散也并未完全消失,因此它可能只是肿瘤微环境中影响肿瘤传播的众多因素之一。文章称,进一步的研究将侧重于分析更多的人类样本,并调查可能的治疗途径。
正在进行回缩和凋亡的一个三阴性乳腺癌细胞图源文献[3]
我们还能使用带有胶原蛋白成分的化妆品吗?
胶原蛋白据其结构、链键和在人体中的位置,被分成八大家族,28种类型,不同类型的胶原蛋白有着不同的用途。