新的研究推翻了自1974年以来接受的细胞周期“快照”模型

　　细胞有一个重大的决定:它们是复制还是休眠?健康的细胞可以向任何一种方向发展。癌细胞的复制开关被卡在“开”的位置。科罗拉多大学博尔德分校生物前沿研究所的科罗拉多大学癌症中心研究人员今天发表在《科学》杂志上的一项研究推翻了这些开关如何工作的传统观点——自1974年以来被接受的一个模型，包括在当前的教科书中。

　　许多生物系统已经进化出适应环境的繁殖行为。以野生寒鸦为例——当生态系统资源有限时，寒鸦孵化的蛋就会减少。当然，寒鸦必须感知它们的生态系统来做出这种调整。细胞也做同样的事情，细胞表面的受体就像微小的抓握之手，伸向细胞周围的生态系统，看看它们能抓住什么。当一个特殊的受体/手抓住一个生长因子分子时，它会在细胞内传递信号，告诉细胞启动另一个细胞复制周期。当这些生长因子缺失时，细胞进入一种类似睡眠的状态，称为静止状态。

　　自1974年以来，科学家们一直认为，细胞只在细胞周期G1阶段的一个短窗口内做出复制或静止的决定，就好像细胞根据周围环境的快照做出去或不去的决定一样。目前的研究是由科罗拉多大学癌症中心研究员、科罗拉多大学博尔德系生物化学系助理教授萨布丽娜·斯宾塞博士的实验室和第一作者闵明伟博士(斯宾塞博士实验室的博士后)共同进行的，研究表明，细胞实际上并不依赖于快照来决定是否复制——它更像是一部电影。

　　但不要责怪70年代的科学家。“快照vs电影”的误解是新旧技术之争的结果。在20世纪70年代，科学家们无法看到单个活细胞，而是必须研究细胞群。为了研究生长因子是如何影响细胞增殖的，科学家们不得不通过移除生长因子来使细胞保持同步，迫使它们进入静止状态，然后再添加生长因子来观察它们是否能开始复制。他们发现的是一个“限制点”，在这个点上，去除生长因子将不再停止复制，这使得生长因子感知似乎只发生在G1的限制点之前。

　　斯宾塞是使用单细胞显微镜新技术的先驱。基本上，她可以观察一个活细胞的运作。这意味着她不再需要同步细胞群，而是可以观察跨越复制周期的混乱细胞群中的单个细胞如何对这些生长因子做出反应。

　　她说:“人们之前发现的生物化学是正确的，但时间不是。”在早期的实验中进行的同步消除了细胞先前对生长因子的体验——就像按下重置按钮一样——然后向这些重置细胞提供生长因子，使它们看起来好像只在当前细胞周期G1期的限制点之前感知生长因子。但斯宾塞不需要同步细胞，因此不需要通过限制生长因子来推动重置。

　　她发现细胞会记忆。

　　斯宾塞发现，细胞在之前的细胞周期中都能感知生长因子，因此，在之前的细胞周期中提前一小时去除生长因子，会导致15小时后选择重新开始复制的细胞比例降低。

　　斯宾塞说:“细胞不仅不断地对当前的生长因子信号进行评估，也对过去的生长因子信号进行评估。”“正常情况下，80%的细胞会进行复制，但生长因子在一小时内中断，复制率就会下降到65%，在三小时内减少到40%，在六小时内减少到只有10- 20%的细胞会决定重新进入细胞周期。从基础科学的角度来看，这意味着它们有记忆。”

　　这种记忆似乎与细胞的蛋白质生产速率有关。当斯宾塞去除生长因子时，蛋白质的产量急剧减少，随之而来的是一种叫做细胞周期蛋白D的重要蛋白质的产生，这种蛋白质在很大程度上控制着细胞周期的进入。随着细胞周期蛋白D(也是抗癌药物的主要靶标)的降低，选择复制的细胞就会减少。

　　“我们认为基础科学非常令人兴奋。此外，在癌症的背景下，好消息是细胞对生长因子信号持续敏感——例如，在像黑色素瘤这样的疾病中，你不必只攻击G1细胞来阻止这个周期，”斯宾塞说。“了解细胞何时关心接收这些信号，以及细胞何时对阻断这些信号的药物敏感，可以微调人们如何使用这些药物。”