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超过90%的癌症相关死亡是由原发肿瘤部位的癌细胞扩散至身体其他部分而引起的。最近一项新研究发现，一个重要的基因可帮助癌细胞挣脱原发肿瘤。

这项新研究表明，一个通常参与胚胎发育调控的基因(称为SNAIL)，可以引发细胞转化为可以传播的更灵活类型，而无需考虑限制转移的正常生物学控制。

SNAIL基因下游信号通路的分析，可以帮助正在寻找方法阻止或减缓肿瘤转移的科学家，识别潜在的靶标。

乔治亚理工学院化学和生物分子工程学院助理教授Michelle Dawson指出：“这个基因与转移性癌细胞用来从一个位置转移至另一位置的机制，有着直接的关系。如果你有一个细胞高表达SNAIL基因，那么它可能是转移性的，没有任何环境线索通常可触发此响应。”

该研究是由美国国家科学基金会(NSF)资助支持，发表在12月9日的顶级生物学杂志《The FASEB Journal》。

此前，本研究第一作者Dawson和Daniel McGrail，发表了一项研究显示，卵巢癌细胞如何响应它们身体环境的结构。他们的数据表明，卵巢癌细胞在软组织(如位于肠道的脂肪组织)上更具侵袭性，由于这种环境的机械性能。这一发现，与其他“恶性肿瘤细胞似乎喜欢更硬组织”的发现相反。

在这项新的研究中，研究人员显示了SNAIL基因在体外的过度表达，如何可让乳腺癌细胞独立于体内环境的结构。越来越多的证据表明，癌细胞通过劫持一个过程进行转移，细胞利用这个过程，将它们从上皮细胞类型(缺乏流动性的细胞)转化为间质细胞类型(可以很容易地移动的细胞)。在这项新研究中，研究人员检查了经历这种上皮-间质转化的乳腺癌细胞的生物物理特性(通过过度表达SNAIL)。

研究人员测量了乳腺癌细胞核和胞液内的机械性能，然后测量了不同基质上细胞的表面牵引力和运动性。他们发现，细胞变得更加柔软，这可以帮助它们在体内蔓延。

Dawson实验室与佐治亚理工学院生物学院的John McDonald教授实验室合作，利用微阵列分析，来检测所观察到的生物物理变化有关的基因变化。研究人员发现，无论细胞生长的基质怎样，过度表达SNAIL的细胞看起来、以及表现得都很像侵袭性的癌细胞。

Dawson说：“我们发现，当细胞表达SNAIL时，它们的生物物理特性类似于激活的转移性癌细胞。”

虽然SNAIL可触发一种转换，帮助细胞从原发肿瘤部位移动到转移部位，但是，一旦细胞到达转移部位，肿瘤就开始生长，SNAIL就不再有助于癌症进展。虽然变得柔软可以帮助细胞扩散至次级部位，但是它们不再足够结实，因此就不能形成继发性肿瘤。Dawson说：“这些细胞需要转移回上皮状态，这样它们就能承受固体应力。”

研究人员希望，他们将微阵列分析，与发生转移的乳腺癌细胞物理变化的表征独特地结合，可以帮助寻找方法阻止或减缓癌症的扩散。

原文标题：SNAIL-induced epithelial-to-mesenchymal transition produces concerted biophysical changes from altered cytoskeletal gene expression

原文摘要：Abstract: A growing body of evidence suggests that the developmental process of epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) is co-opted by cancer cells to metastasize to distant sites. This transition is associated with morphologic elongation and loss of cell-cell adhesions, though little is known about how it alters cell biophysical properties critical for migration. Here, we use multiple-particle tracking (MPT) microrheology and traction force cytometry to probe how genetic induction of EMT in epithelial MCF7 breast cancer cells changes their intracellular stiffness and extracellular force exertion, respectively, relative to an empty vector control. This analysis demonstrated that EMT alone was sufficient to produce dramatic cytoskeletal softening coupled with increases in cell-exerted traction forces. Microarray analysis revealed that these changes corresponded with down-regulation of genes associated with actin cross-linking and up-regulation of genes associated with actomyosin contraction. Finally, we show that this loss of structural integrity to expedite migration could inhibit mesenchymal cell proliferation in a secondary tumor as it accumulates solid stress. This work demonstrates that not only does EMT enable escape from the primary tumor through loss of cell adhesions but it also induces a concerted series of biophysical changes enabling enhanced migration of cancer cells after detachment from the primary tumor.

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