研究发现组织僵硬推动癌症扩散的“甜点”
为了使癌症扩散，恶性细胞必须从肿瘤中分离出来，并通过围绕肿瘤的细胞外基质(ECM)的坚固网。为了穿过网上的小孔，这些癌细胞必须拉长成鱼雷一样的形状。
宾夕法尼亚大学和威斯塔研究所的研究人员现在发现，这些细胞和ECM之间施加的物理力足以驱动这种形状的变化。这些力量汇聚在一个最佳硬度上，使癌细胞得以扩散。
研究结果发表在美国国家科学院院刊的研究表明，针对ECM硬度的药物可能被用于预防转移。
该研究由宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院材料科学与工程系教授Vivek Shenoy和他实验室的研究生Hossein Ahmadzadeh领导，并得到了Wistar公司Ira Brind副教授、肿瘤微环境和转移项目负责人Ashani Weeraratna的贡献。
关于癌细胞及其环境之间的物理反馈机制的研究是宾夕法尼亚大学工程学院为理解这种动力学所做的更大努力的一部分，该研究由物理科学肿瘤学中心和由Shenoy共同指导的新工程力学生物学中心负责。
谢诺伊和他的同事发表的研究结果详细描述了癌细胞及其周围的ECM所表现出的反馈机制。在那里，他们展示了这种机制是如何加强和调整胶原纤维在ECM找到。新的工作着眼于这个等式的细胞端，以及细胞是如何从圆角转变为细长的，以离开肿瘤挤过ECM
“我们正在展示的是，机械因素本身可以导致癌细胞表型的变化，”Shenoy说。“这是首次对癌细胞从肿瘤侵袭时的形状进行定量分析。”
宾夕法尼亚大学的研究人员假设，这种相互作用的关键因素是在ECM的硬度中找到一个“甜蜜点”。
“肿瘤中的细胞是粘性的，”谢诺伊说。“没有ECM的胶原纤维拉动这些细胞，你就无法打破细胞与细胞之间的粘附。但是，如果ECM太硬，基质中的孔隙就会变得太窄，细胞就无法逃脱。”
宾夕法尼亚大学的研究小组在计算机模拟中模拟了这些相互作用后，威斯塔大学的维拉特纳实验室进行了匹配实验，以确定结果是否成立。
“我们使用嵌入胶原基质中的黑色素瘤球状体作为三维模型，在体外模拟体内发生的情况肿瘤细胞离开原发肿瘤侵入其他组织，”维拉特纳说。“我们的观察结果完全符合并补充了计算机模型。本研究从机械生物学的角度重申了细胞的关键作用肿瘤微环境的命运癌症细胞并决定预后和治疗反应。”
从癌症机制生物学的见解可以为未来的诊断甚至治疗提供信息。
谢诺伊说:“关键是，如果你观察肿瘤外部的情况，就可以对肿瘤是否会扩散做出预测。”
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