维持我们身体健康所必需的细胞更新过程也可能助长癌症的发展。加州大学默塞德分校的一位生物学家发现，大脑可能是阻止这一过程的关键。
分子与细胞生物学家、健康科学研究学院附属教授Néstor Oviedo获得了美国国立卫生研究院(NIH)超过200万美元的资助，用于研究介导癌症早期发展阶段的信号。他的研究发现有朝一日可能会改变医生对癌症和年龄相关疾病治疗的思考方式。
"我们的初步数据表明，通过激活来自神经系统的信号，可以选择性地消除关键的癌症症状。换句话说，通过调节大脑分子开关，我们可以控制癌症。"
Néstor Oviedo教授，分子与细胞生物学家、健康科学研究学院附属教授
这项为期五年的项目由NIH下属的国家普通医学科学研究所资助，重点关注一个生物学悖论：维持组织功能的相同细胞更新过程也创造了无数突变发生的机会。每天，人体会替换数十亿个细胞，但每次细胞分裂都可能带来错误。
这种持续的更新是超过90%的人类癌症始于上皮组织（如皮肤或肠道内壁）的原因之一——这些部位的细胞更新最为频繁。
"了解癌症如何在这一更新过程中出现极具挑战性，" Oviedo说。"不同组织以不同的速度再生，它们从周围组织接收到的信号会深刻影响细胞的行为。"
癌症发展中的最早步骤之一是DNA损伤，特别是双链断裂——这是最危险的类型。但科学家们仍未完全理解某些受损细胞如何能够存活、增殖并形成肿瘤。
简单生物体，强大模型
为解决这个问题，Oviedo和他的实验室转向了一个不太可能的生物体：涡虫。这些小型淡水蠕虫以其再生能力而闻名——将其切成两半，它就能长成两个完整的动物。
涡虫的这种再生能力归功于它们的干细胞，称为neoblasts，这些干细胞可以变成体内的任何细胞类型。Oviedo的实验室花了数年时间开发遗传工具来研究这些细胞的行为——这使得涡虫成为理解癌症的一个出人意料的强大模型。
通过破坏一种名为PTEN的抑癌基因——这是人类癌症中最常被失活的基因之一——研究人员可以在短短12天内在涡虫中引发类似癌症的状况。
"看到癌症进化的许多特征在不到两周内发展出来非常令人着迷，" Oviedo说。"其他模型需要更长的时间，成本也高得多。涡虫模型使我们能够诱导类似癌症的症状，并实时追踪正常细胞如何转变为癌细胞。"
这些变化非常显著。PTEN被破坏后不久，蠕虫就显示出不受控制的细胞生长、组织侵袭和类似肿瘤的形成——这些都是癌症的典型特征。
阻止癌症的神经信号
随后出现了惊喜：当研究团队干扰神经信号时，蠕虫的类似癌症症状开始消失。
"值得注意的是，通过改变神经系统和干细胞之间的通信，我们可以抑制这些癌症特征，" Oviedo说。"这一发现开辟了一个全新的研究领域——在这个领域中，大脑本身可能在对抗癌症方面发挥保护作用。"
这一发现可能有助于解释为什么某些组织比其他组织更容易患癌症，以及压力、衰老或神经系统健康如何影响癌症风险。
研究团队现在将结合遗传学、细胞学和基因组分析来研究受损干细胞如何存活和增殖，以及神经通路如何控制这一过程。
"将这些发现应用于临床还为时过早，" Oviedo说。"但我们预计很快将在哺乳动物癌症模型中开始测试它们。据我所知，这是首次有证据表明神经信号的调节可以特异性地消除癌细胞而不影响正常细胞。"
超越癌症
虽然癌症仍然是研究重点，但Oviedo的工作也可能为与衰老相关的退行性疾病提供见解，这些疾病可能与癌症有共同的潜在机制。
"许多与年龄相关的疾病可能受到DNA变化的影响，这些变化可以通过干扰特定的神经信号来靶向，" Oviedo说。"我们相信这种方法最终也可能有助于解决这些问题。"
除了癌症项目外，Oviedo的研究小组还研究组织再生过程中干细胞如何被调控，以及免疫系统如何应对真菌感染。新的NIH资助将支持这项更广泛的工作，为员工、研究生和新实验提供资金，直至2030年。
该项目的正式名称——"组织更新和癌症发展过程中干细胞调控的机制"——反映了对生命最基本过程的广泛探索。
从基础科学到巨大可能性
对于长期以来一直倡导基础生物学研究的Oviedo来说，NIH的资助证实了研究简单系统以回答复杂问题的价值。
"涡虫作为癌症研究的选择可能看起来有些奇怪，"他微笑着说。"但自然往往将其最好的线索隐藏在意想不到的地方。这些蠕虫帮助我们看到系统之间的联系——再生、神经系统和疾病之间的联系。"
他认为，这些联系最终可能会重塑科学家和临床医生对待癌症的方式——不仅仅将其视为叛变细胞的疾病，而是将其视为通常控制它们的通信网络的崩溃。
"我们致力于理解这一过程中涉及的分子信号，" Oviedo说。"如果我们能够学会恢复身体的自然平衡，我们可能会找到全新的方法来预防或完全逆转癌症。"
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