科学家们发现了乳腺癌细胞的潜在电子语言

新的研究在乳腺癌细胞的膜中发现了可变电压，揭示了它们如何生长和扩散的线索。这项由伦敦帝国理工学院和伦敦癌症研究所领导的研究可以帮助我们更好地了解癌细胞如何“决定”何时繁殖以及扩散到何处。

当细胞癌变时，它们会发生一系列生物电变化。例如，细胞周围的一层，称为细胞膜，比健康的细胞膜带正电更多。

今天发表在《通讯生物学》上的这项新研究发现，除了膜电压高于健康细胞外，它还会随着时间的推移而波动——乳腺癌细胞的行为很像神经元。研究人员认为，这可能表明癌细胞之间的电通信网络将来可能成为破坏的目标，从而创造出可能的新疗法。

来自帝国理工学院生物工程系的共同主要作者阿曼达福斯特博士说：“当健康细胞变成癌细胞时，它们所经历的变化可以帮助它们生长和扩散。例如，我们知道控制细胞增殖的某些基因可以转换关闭，导致不受控制的细胞生长。

“我们还不知道为什么细胞膜的电压会在癌细胞中波动——但我们的发现和技术，在工程师和生物学家的激动人心的合作下，为进一步的工作打开了大门，可以帮助我们更好地了解癌症信号网络和生长。”

测试网络

为了测试电压，研究人员从八种乳腺癌细胞系和一种健康的乳腺细胞系中培养细胞。然后，他们用最初设计用于拍摄脑细胞电活动的显微镜记录了细胞膜的电压，然后使用机器学习对信号进行分类和表征。

出乎意料的是，他们发现癌细胞膜的电压波动。尽管还需要更多的研究，但研究人员怀疑“闪烁”和“挥动”的电信号可能是细胞之间的一种交流形式。

他们添加了河豚毒素，这是一种有效的神经毒素，可阻断钠通道以防止神经细胞中产生电荷。先前的研究表明，癌细胞依靠这些钠通道变得更具侵袭性。

他们发现，与它对神经细胞的作用类似，河豚毒素抑制了癌细胞中的电压波动。研究人员表示，这可能表明阻断癌细胞通讯和行为的新治疗途径。

共同主要作者，伦敦癌症研究所癌症形态动力学教授ChrisBakal教授说：“这是我们第一次观察到乳腺癌细胞内电活动如此快速的波动。它看起来像乳腺癌细胞已经建立了一种电子语言。我们仍然不知道这种语言有多复杂，但它可以让癌细胞远距离传递有关附近营养物质或恶劣环境的信息，并最终促进肿瘤存活。

为了进一步测试他们的发现，他们在再次记录之前在健康细胞系中诱导了癌症。他们发现，一旦这些细胞发生癌变，它们的细胞膜电压也会波动。

电信号水平因癌症类型而异。更具侵袭性和无法治疗的癌细胞系具有更频繁的波动，信号有时表现为从一个细胞传播到另一个细胞的波。

帝国理工学院生命科学系的共同作者MustafaDjamgoz名誉教授说：“在身体的所有细胞中，我们通常将‘兴奋’的大脑或心脏细胞与电活动联系起来。我们的研究表明，癌细胞之间存在一个隐藏的电信号网络，“可能在癌细胞行为中发挥关键作用，包括相互之间和肿瘤内其他细胞的交流。我们已经知道，癌症的扩散是癌症死亡的主要原因，是由电活动促进的。”

Bakal教授补充说：“我们认为这些网络甚至可以让癌细胞形成类似大脑的结构，让癌细胞作为一个单一的机器一起行动，而不是作为单独的单元。”

连接线索

研究人员现在正在努力识别和解开细胞膜电压与癌细胞行为之间的潜在联系，看看它们是否可以被切断。Bakal教授说：“如果你能阻止癌细胞相互交流，它们就会变得更容易治疗。这与战争并没有太大的不同。如果你能阻止指挥官将信息传递给前线的士兵，那么战斗就会变得更容易。”赢。”

Foust博士说：“我们现在正在研究电压在癌细胞行为中的作用。癌细胞是否会随着电压以某种模式波​​动而自我克隆和繁殖，还是会分裂以侵入身体的其他部位?我们可以利用这些知识进行干预吗?处于特定波动阶段以防止癌症扩散?这些是我们希望通过正在进行的工作来回答的关键问题。

这项研究由综合生物成像网络、皇家工程院、生物技术和生物学研究委员会(BBRC，UKRI的一部分)、WellcomeTrust、工程和物理科学研究委员会(EPSRC，UKRI的一部分)、英国癌症研究中心资助并挺身而出对抗英国癌症。

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