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(图源:sciencedaily.com)

  • 魏巍 供稿

每到夏天,厨房的垃圾如果不及时倒掉,很可能会“凭空”出现许多黑乎乎的红眼睛“小恶魔”。它们长得像苍蝇,但体型更“迷你”,这就是果蝇。果蝇体长只有1.5-4mm,喜欢吃腐烂水果里的酵母菌等微生物。 果蝇的寿命 只有30天左 右,但繁殖能力特别强(10天左右就能繁殖一代)。

果蝇经常让人头疼不已,却很招科学家喜欢。 果蝇的培养条件简单,繁殖速度快,容易区分的性状(如长翅或残翅),染色体相对较大且数量少,便于观察,早在20世纪初就被科学家选做研究对象。

果蝇的研究价值

在人们的观念中,果蝇死于癌症的经历,似乎与患有致命肿瘤的人类的经历相差甚远。加州大学伯克利分校(University of California,Berkeley)的研究人员通过研究两者之间的共同之处,探寻到了延长癌症患者生命的方法。

红眼和白眼的黑腹果蝇,它们的性状区别明显,非常便于观察研究(图源:baidu.com)

利用果蝇研究癌症,比从其他动物(如大鼠、小鼠)中研究癌症模型有几个优势。一方面,研究人员可以追踪直至果蝇死亡,以确定究竟是什么原因导致死亡。 另一方面,从伦理上的考虑,研究人员通常要在用于研究的脊椎动物自然死亡之前对其进行安乐死,避免让它们遭受更多痛苦,而这会影响对其最终死因的充分了解。

果蝇和人类是远亲,但在帮助科学家理解肿瘤生长因子和癌基因方面发挥了关键作用,或将成为科学家了解癌症全身效应的关键。

转变思维方式

癌症患者使用的抗癌药物,在杀死癌细胞的同时,也会杀死健康细胞,这对患者的健康有很大威胁,而靶向药物(被赋予了靶向能力的药物或其制剂,可以瞄准特定的病变部位,并在目标部位蓄积或释放有效成分,在提高药效的同时抑制毒副作用,减少对正常组织、细胞的伤害)也会因为肿瘤具有遗传可变性,导致癌症复发。

如果能从宿主细胞(正常细胞)的角度研究新的抗癌方法,就能避免这种情况。宿主细胞有稳定的基因组,不会对这些药物产生耐药性。加州大学伯克利分校的生物学家D.Bilder领导的团队,研究目的就是了解肿瘤影响宿主细胞的方式,并攻击与肿瘤细胞“对话”的宿主方。

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果蝇大脑的横截面,血脑屏障被破坏后,来自血液的物质(绿色)渗入脑组织(来源:Jung Kim)

研究表明,对癌症所释放的破坏性化学物质发动攻击,可以改善病人的健康状况。人们以往治疗癌症的目标是摧毁肿瘤或癌细胞,这项研究提供了一种新的抗癌策略。Bilder认为,这是一种真正互补的思维和治疗方式,帮助宿主应对肿瘤的影响,而不是杀死肿瘤本身。

这种思维方式的来源就是果蝇,当果蝇体内出现肿瘤以后,肿瘤会释放出一种化学物质(白细胞介素6 (IL-6)的细胞因子),破坏血液和大脑之间的屏障,使血脑屏障渗漏。当这两种环境混合在一起时,会导致包括感染、创伤甚至肥胖在内的多种并发症。 Bilder团队 通过阻断细胞因子对屏障的作用,成功延长了患有恶性肿瘤的果蝇的寿命。

关键启示

白细胞介素(Interleukin,IL) 是指在白细胞或免疫细胞间相互作用的淋巴因子,它的功能关系到免疫反应的表达和调节。IL-6是白细胞介素的一种,这种因子会引起炎症,炎症则进一步导致血脑屏障开放。

如果只干扰血脑屏障开放过程(不管肿瘤),在相同的肿瘤负担下,癌症患者可以活得更长、更健康。为了使癌症患者受益,科学家必须找到一种能阻断它在血脑屏障上发挥作用的药物,并且不改变它在其他方面的作用,这样就有可能延长人类癌症患者的寿命。

在这项研究中,研究人员发现阻断血脑屏障中IL-6的活性,会使患癌症的果蝇寿命增加45%。“杀死动物的不仅仅是血脑屏障的破坏”,Bilder说,"果蝇可以在血脑屏障渗漏的情况下存活3-4周,如果患有肿瘤,当屏障受损时,它们几乎会立即死亡。因此,我们认为,肿瘤导致了其他事情的发生。也许是它让某种东西进入循环,穿过破损的屏障,也可能是另一种物质从大脑进入血液。”

Bilder团队在果蝇身上发现了额外的致癌化学物质,他们认为,这些化学物质与水肿有关,水肿是由于过多的液体滞留而引起的肿胀,以及过多的血液凝固导致的静脉阻塞,这两种情况经常伴随着癌症。

此前, 人们专注于消灭肿瘤细胞。 现在 换个角度,科学家 不再研究 肿瘤细胞,而是尝试让癌症患者活得更长、更健康, 希望 针对果蝇的相关研究 能为癌症患者带来实质性帮 助。

参考文献:

  1. Tumor-induced disruption of the blood-brain barrier promotes host death. Developmental Cell, 2021

  2. https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210916131326.htm

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