細胞遷移機制新發現！癌細胞能感應遠方基質硬度來移動

由於與傷口癒合、器官發育及癌症轉移現象密切相關，細胞遷移（Cell migration）已成為現今生物學其中一個熱門研究主題，在《Cell Reports》發表的新研究中，華盛頓大學麥凱維工程學院（McKelvey School of Engineering at Washington University）的研究團隊探索了分層基質影響細胞遷移的細節，並從中發現癌細胞具有與正常細胞不同的感測能力，能夠感知深層的組織硬度來調節細胞遷移。

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癌細胞具有深度機械感測能力

在細胞遷移過程中，細胞會與周圍的細胞外基質（Extracellular matrix，ECM）相互作用，透過調整細胞形狀、收縮及粘附程度來對化學及機械信號做出反應。儘管已知環境硬度會影響細胞遷移，但仍不清楚由較軟的細胞外基質與較硬的基底層組成的分層環境會引發怎樣的細胞機械反應。

為了更深入了解細胞遷移機制的細節，麥凱維研究團隊在新研究中打造了偏硬和偏軟兩種水凝膠後，並在上面添加一層基於膠原蛋白的細胞外基質。透過原子力顯微鏡（Atomic force microscopy）、高解析成像和細胞遷移動力學等多種技術，團隊監測了人類乳腺正常上皮細胞（Epithelial cells）和三陰性乳腺癌細胞（Triple-negative breast cancer cells）在兩種水凝膠上方膠原蛋白層表面上的行為。

研究人員發現，正常細胞的形狀或大小上並未出現太多改變，移動速度同樣緩慢。而癌細胞則在較硬水凝膠的膠原蛋白層上展現出不同的行為，明顯伸長並延伸出更穩定的突起，除了有助它們橫跨基質層進行交流，也讓癌細胞能產生更大的膠原纖維拉力並移動更快。

與正常細胞只對直接接觸的膠原基質層反應不同，癌細胞的形狀明顯受到底層凝膠硬度的影響，顯示它們能夠感知位於下方遠處環境特性。研究團隊認為，這些行為表明癌細胞具有深度機械感測（Depth mechanosensing）能力，同時也顯示即使是遠離細胞的細胞外基質機械特性，同樣可能對細胞遷移機制的調節產生影響。