癌细胞和白血球都能快速移动，穿越各处的组织和器官，到达目的地。然而，它们如何经过人体内复杂的通道到达目标位置，仍然是待掀开的神秘面纱。
5 月 13 日，由奥地利科学技术研究院 Michael Sixt 教授刊登于《Nature》的研究显示，白血球和癌细胞能因应环境的空间几何，改变自己的形状，尤其是在崎岖地形中，进而推动自己的前进。该研究描述一种新的细胞运动机制，完全颠覆过去认知，即是与细胞外环境特异性结合的细胞运动。
先前研究指出，整合素（integrin）的对于几乎所有类型细胞的生存和移动都是必不可少的，该研究团队使用了不同类型的白血球和癌细胞，他们透过基因工程消除整合素功能，进而中断细胞与其细胞外环境之间的结合。结果发现，白血球和癌细胞不需要整合素，就能移动并且生存。
为了分析这些细胞在不具黏附的情况下迁移的运动机制，他们专注于环境的几何形状而不是其分子组成。因此，他们设计具有不同几何形状管壁的微小细胞大小的微流体通道，包含从完全光滑、粗糙或锯齿状的纹理等。然后，他们再让这些细胞迁移通过其通道，然后观察到当管壁光滑且平行时，缺乏整合素的细胞竟然无法向前移动。该研究第一作者 Anne Reversat 提到，这些细胞的移动模式，就像汽车轮胎在冰冷的地面上旋转一样。
但是，当管壁上布满崎岖的凹凸块时，这些细胞反而可以有效地迁移而不需要整合素，仿佛就像越野赛车手驾轻就熟地在许多障碍处前进。
再来，他们更进一步地研究这种“越野赛车”细胞运动的生物力学。他们提出二种细胞运动模式的联合力学主题，即是肌动蛋白（actin）－细胞骨架（cell’s cytoskeleton）的丝状建筑材料－从细胞的前端流向尾端。这种“肌动蛋白逆行流动”是细胞内的力量，一旦与环境偶合，就会向前推动细胞体。借由整合素穿透细胞膜启动力量偶合，因此能将细胞内肌动蛋白与细胞外基质（extracellular substrate）连接。
然而，正如科学家发现的那样，肌动蛋白不仅可以经由整合素偶合，它也能在没有任何跨膜受体情况下进行偶合。逆行流动会产生细胞内剪切力，每当有颠簸时就会推向通道管壁。如果管壁是平行的，或者凸块之间的距离太远，这是行不通的。另一种看待这种现象的方式是，细胞会随着时间的推移改变其形状而自我推进。毕竟，白血球是变形虫细胞（amoeboid cells），其希腊文 amoibos 的意思是不断变化。由于其组织的精细结构在几何上非常复杂，因此变形虫细胞始终可以依靠这种运动方式，这使它们具有极大的适应性。从本质上讲，它们可以无处不在。
总结以上，本研究发现一个全新的细胞移动模式，可望为后续免疫细胞活动或癌细胞转移（metastasis）研究提出一个新方向。
延伸阅读：内皮细胞自主形成间隙 成了癌症转移的顺风车参考资料：
1. Nature, 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2283-z
2. https://ist.ac.at/en/news/off-road-mode-enables-mobile-cells-to-move-freely/
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