幾乎所有的活細胞都通過連續分裂來保持大小的均勻性。蛋白質的大小可以作為調節細胞周期進程的變阻器。然而，最近有研究發現，癌細胞可以通過收縮或放大來抵禦藥物治療或環境中的其他挑戰。

        近日，倫敦癌症研究所(ICR)的研究人員在Science Advances上發表了題為“Characterization of proteome-size scaling by integrative omics reveals mechanisms of proliferation control in cancer”的研究。該研究將生化分析技術與數學分析相結合，揭示了遺傳變化如何影響癌細胞的大小，以及開發新的治療方法以利用這些差異。

        DOI: 10.1126/sciadv.add0636

        研究背景

        01

        幾乎所有的活細胞都通過連續分裂來保持大小的均勻性。蛋白質的大小可以作為調節細胞周期進程的變阻器。倫敦癌症研究所的研究人員認為，較小的細胞可能更容易受到化療和靶向藥物等DNA破壞劑的傷害，而較大的癌細胞可能對免疫療法反應更好。

        在這項新研究中，團隊將創新的高性能圖像分析與DNA和蛋白質檢測相結合，研究數百萬皮膚癌細胞的大小控製。皮膚癌黑色素瘤是由兩種不同的基因突變引起的。其中，60%的病例是由BRAF基因突變引起的，而20%到30%的病例是由NRAS基因突變引起的。

        較大的細胞可能對免疫療法更有反應

        02

        研究人員使用數學算法來分析DNA和蛋白質的大量數據，分析攜帶這兩種突變的皮膚癌細胞在大小和形狀上的差異。它們發現，主要的區別是細胞的大小。BRAF突變癌細胞非常小，而NRAS突變癌細胞要大得多，耐藥的NRAS細胞甚至更大。

        由於較小的細胞非常集中於修複DNA的蛋白質，如PARP, BRCA1或ATM1蛋白質，它們似乎能夠忍受更高水平的DNA損傷。ICR的研究人員認為，這可能會使它們更容易受到PARP抑製劑(阻斷負責修複DNA損傷的蛋白質的藥物)等藥物的影響，尤其是在與化療等DNA損傷劑聯合使用時。

        相比之下，更大的NRAS突變癌細胞的DNA受到了損傷，並不是修複自己，而是積累突變並擴大。這些較大的細胞不太依賴DNA修複機製，因此對它們使用化療和PARP抑製劑可能不那麼有效。研究人員認為，較大的細胞可能對免疫療法更有反應，因為大量的突變可能會使它們看起來更陌生。目前研究人員已在進一步探索這一理論。

        研究人員認為，BRAF和NRAS突變可能通過調節一種叫做CCND1的蛋白質水平及其與其他蛋白質的相互作用來驅動細胞大小的差異。CCND1參與細胞分裂、生長和維持細胞骨架。

        雖然這項研究的重點是皮膚癌細胞，但研究人員懷疑，這種大小轉移能力及其對治療反應的影響在多種癌症類型中都很常見。他們已經在乳腺癌中發現了類似的機製，現在正在研究這些發現是否適用於頭頸部癌症。

        研究意義

        03

        總之，這一發現為癌細胞的大小如何影響整體疾病提供了新的見解，通過分析細胞大小，可以更好地預測癌症患者對不同治療方法的反應。現有的一些藥物甚至可以在免疫療法或放射療法等治療之前，將癌細胞控製到理想的大小，以提高療效。

        研究負責人Chris Bakal表示，癌症是無法控製和不可預測的，但這項研究通過使用圖像分析和蛋白質組學首次表明，某些遺傳和蛋白質變化會導致癌細胞大小的可控變化。癌細胞可以通過收縮或生長來增強修複或抑製DNA損傷的能力，這反過來又會使它們對某些治療產生耐藥性。此外，這項研究還具有診斷潛力。通過觀察細胞大小，病理學家可以預測藥物是否有效，或者細胞是否具有耐藥性。在未來，人工智能也許能夠通過快速評估細胞的大小，確定最有療效的治療方法。

        參考資料：

        https://www.news-medical.net/news/20230125/Scientists-reveal-how-genetic-changes-lead-to-differences-in-the-size-of-cancer-cells.aspx

        https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add0636

        注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。