癌细胞在组织的“最佳位置”?细胞倾向往软硬适中位置移动

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细胞迁移机制是癌症研究的重要课题,过去认为细胞有往机械性质较硬的区域去迁移的倾向,但明尼苏达大学双城分校(UMN)团队领导的国际研究小组发现,癌细胞实际上可以被某些更舒适、不太硬也不太软的环境所吸引,为癌症如何在体内传播提供了全新见解。

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趋硬性与否与细胞收缩和黏附机制有关

从柔软的脂肪组织到中等硬度的肌肉组织,再到坚硬的骨组织,细胞如何感知环境并引导细胞迁移是许多研究关注的方向,过去研究发现,细胞会受到细胞外基质(ECM)硬度影响,倾向往硬度更高的区域迁移,尽管观察到这种趋硬性(durotaxis)现象,由于尚不清楚背后的生理机制,单一细胞是否会往更软的环境移动仍然未知。

由于曾观察到脑癌细胞展现出与趋硬性相反的倾向,研究团队最终聚集了包含癌细胞生物学、计算建模和工程学领域专家共同研究,而在《Nature Materials》的新论文中,除了使用数学模型预测,团队针对 U-251MG 神经胶质瘤细胞的实验也证实,细胞实际上可以向更柔软的地方移动。

团队在研究中也发现一些细胞具有反馈机制,让它们在更坚硬的环境中抓得更加牢固,像是团队过去研究的乳癌细胞也属于其中之一,这也解释了为什么过去许多研究都显示细胞会移动到更硬的一侧。团队同时也发现,如果在基因上关闭这种机制,细胞就会更倾向聚集在硬度更刚好的地区。

研究人员认为,这项发现挑战了该领域目前主流的想法,展示组织硬度是如何决定细胞定位并调节所有类型的细胞迁移;不是单纯的趋硬性,而是与细胞的收缩和黏附机制有关,细胞实际上可以移往硬度更刚好、能够发挥最大牵引力的“最佳位置”。


解码癌细胞如何侵入组织

细胞转向机制的鉴定为癌症发展途中一些神秘进程提供了解释,像是癌细胞如何从坚硬的乳房肿瘤核心中迁移出来。团队相信,这项发现将帮助科学家和工程师更了解癌症是如何传播,从而改善未来的治疗方法。

明尼苏达大学双城分校生物医学工程系教授、研究作者 David Odde 表示,“我们所做的基本上是在解码癌细胞如何侵入组织,它们不只是随机移动,实际上有特定喜欢的移动方式,如果我们能理解这一点,我们可能会更好地挡住它们。”

研究人员计画下一步将利用这些资讯打造一个模拟器,展示整个肿瘤中的癌细胞是如何移动,帮助科学家更好根据环境预测细胞的下一步动作。

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参考资料:
1. Nature Materials, 2022, http://dx.doi.org/10.1038/s41563-022-01294
2.https://cse.umn.edu/college/news/research-finds-cancer-cells-can-migrate-toward-certain-sweet-spot-environments
3.https://www.utu.fi/en/news/press-release/cancer-cells-behave-like-goldilocks-researchers-have-resolved-the-mystery-of

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