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組織僵硬驅(qū)動癌癥擴(kuò)散的“最佳點(diǎn)”

摘要:“腫瘤中的細(xì)胞是粘的,”Shenoy說:“沒有ECM的膠原纖維拉動這些細(xì)胞,不能破壞細(xì)胞-細(xì)胞粘附。但是,如果ECM太僵硬,基質(zhì)中的孔變得太窄,細(xì)胞不能逃脫”。

癌細(xì)胞擴(kuò)散的機(jī)制】癌癥為了擴(kuò)散,惡性細(xì)胞必須從腫瘤和通過圍繞它的細(xì)胞外基質(zhì)或ECM網(wǎng)上脫離。為了穿過該網(wǎng)中的孔,這些癌細(xì)胞必須伸長成魚雷形狀。

來自賓夕法尼亞大學(xué)和Wistar研究所的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),在這些細(xì)胞和ECM之間施加的物理力足以驅(qū)動這種形狀變化。這些力匯聚在允許癌細(xì)胞擴(kuò)散的最佳剛度。

這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊上,表明靶向ECM硬度的藥物可能被用于預(yù)防轉(zhuǎn)移。

關(guān)于癌細(xì)胞與其環(huán)境之間的物理反饋機(jī)制的研究是理解這種動力學(xué)的更大的一部分,該研究位于物理科學(xué)腫瘤中心和由Shenoy共同指導(dǎo)的新的工程機(jī)械生物學(xué)中心。

Shenoy及其同事發(fā)表了詳細(xì)的研究結(jié)果,詳細(xì)描述了癌細(xì)胞和周圍ECM的反饋機(jī)制。在那里,他們表明這種機(jī)制如何使ECM中發(fā)現(xiàn)的膠原纖維硬化和對齊。新工作著眼細(xì)胞如何從圓形切換到細(xì)長形。

“我們所展示的是機(jī)械因素本身可以導(dǎo)致癌細(xì)胞表型的變化,”Shenoy說:“這是第一次定量分析癌細(xì)胞從腫瘤侵入時的形狀”。

Penn研究人員假設(shè),這種相互作用的關(guān)鍵因素是在ECM的剛度中找到一個“最佳點(diǎn)”。

“腫瘤中的細(xì)胞是粘的,”Shenoy說:“沒有ECM的膠原纖維拉動這些細(xì)胞,不能破壞細(xì)胞-細(xì)胞粘附。但是,如果ECM太僵硬,基質(zhì)中的孔變得太窄,細(xì)胞不能逃脫”。

Penn團(tuán)隊(duì)在計(jì)算機(jī)模擬中模擬了這些交互作用后,Wistar的Weeraratna實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了匹配實(shí)驗(yàn),看看結(jié)果是否有效。

“我們使用嵌入膠原基質(zhì)中的黑色素瘤球體作為3-D模型,體外模擬當(dāng)腫瘤細(xì)胞離開原發(fā)性腫瘤侵入其他組織時體內(nèi)發(fā)生的情況,”Weeraratna說:“我們的觀察完全匹配和補(bǔ)充了計(jì)算機(jī)模型。這項(xiàng)研究從機(jī)械生物學(xué)的角度重申了腫瘤微環(huán)境在協(xié)調(diào)癌細(xì)胞的命運(yùn)和預(yù)后,治療的關(guān)鍵作用”。

癌癥機(jī)械生物學(xué)的見解可以為未來的診斷和潛在的治療提供信息。

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