三維環(huán)境是細胞染色體分離的關(guān)鍵

科學(xué)家經(jīng)常在塑料培養(yǎng)皿上平層地培養(yǎng)細胞。以這種方式培養(yǎng)的肝細胞在細胞分裂過程中分配它們的染色體方面是非常糟糕的。肝細胞不會在兩個子細胞之間平均地分配染色體。這種錯誤可能會破壞細胞的遺傳物質(zhì)，這可能會讓在實驗室培養(yǎng)肝臟充滿挑戰(zhàn)。培養(yǎng)肝臟是再生醫(yī)學(xué)的最高目標(biāo)。也會沒有人能夠做到這一點，這是因為在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的肝細胞變得如此混亂以至于它們不會正常地發(fā)揮作用。

在一項新的研究中，來自美國麻省理工學(xué)院和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員比較了在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的肝細胞發(fā)生的分裂和小鼠體內(nèi)的肝細胞發(fā)生的分裂。正如所料，染色體錯誤在實驗室培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的小鼠肝細胞中堆積著。但是，當(dāng)這些研究人員觀察小鼠肝臟內(nèi)生長的細胞時，某些染色體分離缺陷并未發(fā)生。對肝細胞等一些細胞而言，環(huán)境就是一切。因此，從原生環(huán)境中分離出的細胞在體外無法正確地分離它們的染色體。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月23日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Chromosome Segregation Fidelity in Epithelia Requires Tissue Architecture”。論文通信作者為麻省理工學(xué)院的Angelika Amon和Kristin Knouse。

這也適用于其他的細胞類型。這些研究人員發(fā)現(xiàn)，來自小鼠乳腺和皮膚的細胞在染色體分離方面表現(xiàn)出類似的差異，這取決于它們的環(huán)境。這些結(jié)果提示著組織提供的外力有助于引導(dǎo)每個細胞內(nèi)的染色體分離。

Knouse說，就像染色體分離一樣，外部環(huán)境控制是細胞固有的東西，這似乎是比較奇怪的。但是，在體內(nèi)，某些類型的細胞屬于較大的組織結(jié)構(gòu)。她說，“在任何時候，這些細胞都不能自由掙脫并單獨行動，這是因為這樣做會破壞組織的結(jié)構(gòu)和功能”。Knouse補充道，作為一種權(quán)衡，這些細胞也許已變得依賴于更大的組織來實現(xiàn)它們的一些內(nèi)在功能。

盡管已有一些線索，但是這些研究人員迄今為止仍不清楚外部環(huán)境究竟如何影響細胞的染色體分離。一種被稱作整合素（integrin）的分子可能通過間接地改善染色體附著到有絲分裂紡錘體上來發(fā)揮作用。

這些結(jié)果可能有助于科學(xué)家們理解為什么癌細胞通常具有異常的染色體數(shù)目。這些研究人員說，腫瘤能夠改變它們形成的組織的結(jié)構(gòu)，而且這種變化可能會引發(fā)染色體問題。Amon說，“隨后，一旦你開始獲得和丟失整條染色體，你就會在遺傳上變得更加不穩(wěn)定”。這種不穩(wěn)定性能夠讓癌癥產(chǎn)生侵襲性。