鄰近細胞間的 ” 你追我跑 ” 運動促進細胞的集體遷移

論文：Roberto Mayor, et al. 2013. Chase-and-run between adjacent cell populations promotes directional collective migration. Nature Cell Biology 15, 763–772

報告者: 汪欣儀                                 時間: 15:00~16:00, Nov. 13, 2013

講評老師: 張南山教授                           地點: Room 601

摘要 :

細胞的集體爬行在細胞型態發展及癌症轉移過程中扮演著重要的角色，因為癌細胞在人體內會追著體內的健康細胞跑並且用這種集體爬行的方式移動很長一段距離 ( 1, 2 )。而在目前已知的細胞集體爬行種類中，stream型式的集體爬行和個體發育及癌症轉移最相關，然而這樣機制是怎麼發生並且受到調控的尚不清楚，於是作者利用發育過程中會發展成周圍神經系統的神經嵴細胞(neural crest cells, NC)模擬癌細胞，因為神經嵴細胞和癌細胞同樣具有侵入其他組織的行為 ( 3 )，另外使用會發育成為感覺神經系統的基板細胞(Placode cells, PL)模擬健康細胞 ( 4 )。先前的胚胎發育研究就已經知道NC細胞隨著發育過程會朝PL細胞爬行過去，作者將這個往PL細胞爬行的過程稱為 'chasing'，而當PL細胞接觸到NC細胞時會往反方向爬行來逃離NC細胞，這個過程則認為是'running'。在NC及PL細胞短暫接觸的過程中會引發一個contact inhibition of locomotion的機制，因為adhesion molecule ─ N-cadherin在細胞間接觸後會抑制細胞接觸面及偽足的形成，會產生一股不對稱的力量，導致PL細胞有逃離NC細胞方向爬行的方向性，而整個細胞碰撞後彼此遠離的過程則是透過Wnt/PCP訊息傳遞路徑來調控 (如圖一)。最後，作者以 ” 驢子和胡蘿蔔 (The donkey and a carrot) ”(如圖二) 來比喻這樣一個 ” chase-and-run ” 的細胞集體遷移的模式，當驢子(NC細胞)受到胡蘿蔔(PL細胞)的吸引(SDF-1)時會往前走，過程中會碰到胡蘿蔔(細胞發生碰撞)，然而因為中間有竹竿的距離(N-cadherin & Wnt/PCP signal pathway) ，所以會彼此遠離，之後會因為彼此間的距離使得驢子又朝胡蘿蔔的方向走，達到一起前進的目的(集體遷移)。這樣的一個細胞爬行模式不僅可以用於脊椎動物的胚胎發育上，甚至可以用於研究癌細胞轉移的過程，作者所發現的這個細胞爬行機制或許可以視為治療癌細胞轉移的另一個途徑，或許可以利用這樣的機制設計出調控細胞間追逐的方法，來阻斷癌細胞在身體內追著健康細胞而導致的癌症轉移及擴散。

(圖一) chase-and-run

(圖二) The donkey and a carrot

References:

1.         Aman, A. & Piotrowski, T. Cell migration during morphogenesis. Dev. Biol. 341, 20-33 (2010).

2.         Friedl, P. & Gilmour, D. Collective cell migration in morphogenesis, regeneration and cancer. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 10, 445-457 (2009).

3.         Theveneau, E. & Mayor, R. Neural crest delamination and migration: from epithelium-to-mesenchyme transition to collective cell migration. Dev. Biol. 366, 34-54 (2012).

4.         Schlosser, G. Making senses development of vertebrate cranial placodes. Int. Rev. Cell Mol. Biol. 283, 129-234 (2010).