细胞迁移机制新发现！癌细胞能感应远方基质硬度来移动

由于与伤口愈合、器官发育及癌症转移现象密切相关，细胞迁移（Cell migration）已成为现今生物学其中一个热门研究主题，在《Cell Reports》发表的新研究中，华盛顿大学麦凯维工程学院（McKelvey School of Engineering at Washington University）的研究团队探索了分层基质影响细胞迁移的细节，并从中发现癌细胞具有与正常细胞不同的传感能力，能够感知深层的组织硬度来调节细胞迁移。

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癌细胞具有深度机械传感能力

在细胞迁移过程中，细胞会与周围的细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）相互作用，透过调整细胞形状、收缩及粘附程度来对化学及机械信号做出反应。尽管已知环境硬度会影响细胞迁移，但仍不清楚由较软的细胞外基质与较硬的基底层组成的分层环境会引发怎样的细胞机械反应。

为了更深入了解细胞迁移机制的细节，麦凯维研究团队在新研究中打造了偏硬和偏软两种水凝胶后，并在上面添加一层基于胶原蛋白的细胞外基质。透过原子力显微镜（Atomic force microscopy）、高解析成像和细胞迁移动力学等多种技术，团队监测了人类乳腺正常上皮细胞（Epithelial cells）和三阴性乳腺癌细胞（Triple-negative breast cancer cells）在两种水凝胶上方胶原蛋白层表面上的行为。

研究人员发现，正常细胞的形状或大小上并未出现太多改变，移动速度同样缓慢。而癌细胞则在较硬水凝胶的胶原蛋白层上展现出不同的行为，明显伸长并延伸出更稳定的突起，除了有助它们横跨基质层进行交流，也让癌细胞能产生更大的胶原纤维拉力并移动更快。

与正常细胞只对直接接触的胶原基质层反应不同，癌细胞的形状明显受到底层凝胶硬度的影响，显示它们能够感知位于下方远处环境特性。研究团队认为，这些行为表明癌细胞具有深度机械传感（Depth mechanosensing）能力，同时也显示即使是远离细胞的细胞外基质机械特性，同样可能对细胞迁移机制的调节产生影响。