國衛院首度發現!癌細胞不怕酸還會演化 適應機轉使侵襲潛力 ⬆

國家衛生研究院長期觀察弱酸環境下的癌細胞,發現癌細胞竟會演化,並產生適應機轉,,這項研究結果也給了新的治療、研究發展方向。

癌細胞增生會使腫瘤組織周遭環境由弱鹼性逐漸變成弱酸性,過去許多研究觀察到,弱酸性環境不利癌細胞生存,會使癌細胞產生型態變化,然而國家衛生研究院長期觀察弱酸環境下的癌細胞,發現癌細胞竟會演化,並產生適應機轉。

國家衛生研究院癌症研究所副研究員張文祥表示,癌細胞真的相當頑強,不僅能大量增生、侵襲轉移,還有特殊的適應能力,真的是可敬的對手,但團隊首次發現癌細胞適應機轉,這項研究結果也給了新的治療、研究發展方向。

癌細胞周邊變弱酸微環境 國衛院研究癌細胞長期演變

癌細胞本身有特殊的代謝作用「瓦氏效應」,會產生乳酸、氫離子等酸性物質,當癌細胞快速增生時,血液運載速度趕不上癌細胞代謝速度,這些酸性物質便會堆積,使腫瘤組織周遭1公分左右的微環境,由原本正常的弱鹼性(pH值7.4±0.05)逐漸變為弱酸性(pH值6.0-6.9)環境。

過去許多研究觀察癌細胞在弱酸環境下的型態變化,最長只觀察3個月,然而張文祥表示,癌症是長期的慢性疾病,過去這些研究都只能看見癌細胞對弱酸環境的早期反應。

因此國家衛生研究院癌症研究所、生醫工程與奈米醫學研究所以及清華大學生命科學院共同合作,利用高致命性的胰臟癌細胞,探討癌細胞長期處於不利於生長的弱酸環境下會如何演變。

癌細胞有可逆性適應機轉 一年後就不怕酸還可侵襲轉移

研究團隊將胰臟癌細胞培養於pH值6.7±0.1的弱酸環境中,並以培養時間區分為短酸組(2-3週)、中酸組(5-6個月)、長酸組(11個月-1年),將各組與pH值7.4正常環境下的癌細胞進行比較。

在2-3週時,癌細胞確實和過去研究發現相同,會產生型態變化,而且生長速度會變慢,不過觀察一年後發現癌細胞長期處於弱酸環境下,會發展出一套極為獨特而緩慢的可逆性機轉,細胞型態雖然早期會改變,但一年後會回復至正常酸鹼環境下的癌細胞型態,生長速度也會回復到原本的生長速度。

不僅如此,癌細胞中的能量工廠「粒線體」,一開始會聚集變成長條粒線體,但長期下來,粒線體會回復成原來的型態並停留在癌細胞細胞邊緣,張文祥推測,粒線體聚集在細胞邊緣應該是為了方便之後轉移,就近就有能量工廠可以使用。

國衛院推測未來治療朝「這」發展 需有更多實驗、研究

研究發現癌細胞的適應機轉,包含細胞型態的可逆改變、生長速率的可逆調整、代謝表徵的可逆變化、粒線體動態重編程等,這些機轉能調節癌細胞對酸性環境的急性反應與慢性適應,並讓癌細胞遷移和侵襲的潛能增加。張文祥表示,這項研究也可看出,癌細胞真的相當頑強,不僅能大量增生、侵襲轉移,還有特殊的適應能力,真的是可敬的對手。

對於研究結果未來可如何運用在癌症治療上,張文祥推測,也許能改變癌細胞微環境酸鹼值、改變癌細胞代謝能力,破壞其適應能力或是延緩適應時間來控制癌症,在癌細胞對弱酸微環境產生早期反應時就進行阻斷,避免癌細胞演化,但是通常民眾很難在這麼早期時就發現癌細胞,這些治療方向也都還只是推論,目前醫療技術也還無法達成。

此外,他也提到這項研究是在實驗室培養皿環境下進行,回歸到人體實際情況還有待研究,後續還需要更多的實驗證實,不過研究也給予未來治療發展、癌細胞研究新的希望與方向。

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