关键原因是我们不知道癌细胞如何突破组织屏障。由于癌症转移基本上是不可预测的，而且转移发生在身体深处，几乎超出了现有技术观察和追踪的水平。杜克大学生物学教授大卫舍伍德说：“这似乎有点讽刺，它是最致命的癌症，也是人们最不了解的癌症。”
但根据一项《发育细胞》的新研究，他和同事找到了突破研究障碍的帮手：蠕虫。研究中使用的线虫在发育过程中经历了一个特殊时期，其生殖道的形成依赖于称为锚细胞的特殊细胞。这些细胞需要突破致密的组织层，然后才能建立提供交配和产卵的通道。
这与癌细胞转移时的情况非常相似。当癌细胞发生转移时，也会在细胞表面形成肉芽状的突起。这些突起会不断挤压组织屏障，最终形成细胞通过的通道，然后开始转移。这里有一个非常关键的问题，是什么提供了他们的“突破”行为？如果有办法抑制这种行为，那么癌细胞的转移计划就可以提前终止。
研究人员使用特殊显微镜对线虫细胞进行延时追踪，重点关注细胞从侧面组织中挤出时发生的情况。由于“突破”行为对于细胞来说是一个非常消耗能量的项目，研究人员考虑跟踪细胞ATP水平的变化。
这些线虫的细胞经过专门的基因工程改造，可以表达监测ATP 水平的传感器。当ATP分子较多时，它们会发出荧光，可以在显微镜下观察到。结果，当细胞开始突破组织屏障时，突破的前端会发出极其明亮的荧光，研究指出这里似乎发生了ATP的爆炸性涌出。
在神经生长因子（netrin）信号的引导下，大量的线粒体会向细胞突破点聚集，这些线粒体产生无数的ATP。为了阻止这种突破性的行为，研究人员设法筛选了8,300 个线虫基因。他们开始一一阻断基因的表达，然后观察细胞的突破行为。
经过一次又一次的测试，当研究人员干扰fgt-1和fgt-2基因时，出现了问题。细胞不再能够执行突破性行为。具体来说，这两个基因编码的FGT-1和FGT-2蛋白是一种门蛋白，聚集在细胞边界并调节葡萄糖跨膜转运。
当细胞突破时，大量的葡萄糖会流入细胞内，为线粒体提供生产ATP的原料。当fgt-1和fgt-2基因失活时，细胞内葡萄糖和ATP水平下降，细胞制造突起的能力也大大减弱。至少1/3 的细胞完全停止突破。
“随着葡萄糖的流失，细胞穿过组织的计划将被破坏，”舍伍德教授说。这也表明，当癌症转移时，也可能存在同样的弱点。他们推测，阻止ATP 的爆炸性产生可能会阻止癌细胞转移。这也是他们下一步计划探索的研究方向。
参考：
[1] 从一条微小的蠕虫身上，我们获得了关于转移性癌细胞如何促进其致命扩散的新线索。 2022 年3 月23 日检索自https://medicalxpress.com/news/2022-03-tiny-worm-clues-metastatic-cancer.html
[2] Aastha Garde 等人，局部葡萄糖输入、糖酵解加工和线粒体产生集中的ATP 爆发，为基底膜入侵提供动力，发育细胞(2022)。 DOI：10.1016/j.devcel.2022.02.019
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