工程师发现癌细胞有非凡的能力,深入渗透到他们的环境

在1835年汉斯·克里斯蒂安·安徒生童话“豌豆上的公主”,被认为是真正的公主,因为她敏感的豌豆放在20床垫在她的床上。新研究从麦凯维圣路易斯华盛顿大学的工程学院发现,像传说中的公主,癌细胞可以感受到顶级胶原蛋白层下面的一层细胞,他们通常旅行,而正常细胞则不能。

阿米特帕沙克,机械工程和材料科学,副教授和克里斯托弗·沃尔特·帕沙克的实验室的博士后研究员,发现癌症细胞mechanosensing他们的术语“深度”,或者能够感受到遥远的环境下面的属性直接细胞外基质。这可能意味着细胞外基质的机械性质远离细胞可以调节细胞迁移。他们的研究结果发表在网上细胞的报道4月5日。

总裁和他的团队一直研究细胞迁移到确定的方式恶性肿瘤入侵组织,伤口愈合和器官和组织发展。他们以前曾证实细胞加快严厉的环境,由于更高的力量和牵引比软环境。

在新的工作中,帕沙克和沃尔特创建两个hydrogels-one僵硬和一个软,添加一层collagen-based细胞外基质。使用各种技术,包括原子力显微镜、高分辨率成像和分析细胞迁移动态,他们监控正常人类乳腺上皮细胞的行为和三阴性乳腺癌细胞表面。

正常细胞显示小的形状或大小的变化,慢慢地在胶原蛋白层。僵硬的底层凝胶上的癌细胞延长和扩展更稳定的突起,这帮助他们交流在基质层,迁移速度更快,产生更大的拉动mechanosensing胶原纤维由于其深度。

“细胞深入他们的环境,他们的极性会安装一个极性在细胞外基质细胞告诉它,”帕沙克说。“这些行为表明,癌症细胞的形状是由刚度影响的潜在的凝胶,正常细胞只对立即作出回应,柔软的胶原蛋白凝胶。这是以前不知道的东西。”

细胞的极性也有助于生成细胞的力量在一个特定的方向移动,沃尔特说,但是他们也需要能够拉动胶原纤维和修改他们的环境和友好的移民。

“我们能够摆脱能力感觉遥远的矩阵通过减少胶原蛋白本身或交联,消除反馈矩阵给出了细胞,”沃尔特说。“如果你失去了机制、反馈停止,所以他们必须两手都要抓”。

帕沙克说,这表面的反馈是很重要的细胞。Jairaj Mathur,博士生机械工程&材料科学,开发了一个计算模型将极化细胞与胶原重构的力量来解释深度传感实验中观察到。

“我们的模型显示,如果你没有这个细胞和基质之间的反馈,那么这个深度感知可能在短时间内发生,但它不会持续下去,”他说。”,这就是为什么癌细胞擅长这个,因为他们可以招募矩阵迁移和深度感知。”