彈弓式細胞遷移首現 移動速度快五倍且與癌症轉移有關?

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細胞遷移(cell migration)是指細胞移動位置的過程,常見於胚胎形成、組織穩態和腫瘤轉移等生物過程。生物體內的生長因子或趨化因子(chemokines)、間硬度(stiffness)、配體密度(ligand density)和地形組織(topographical organization)的變化,都會改變周圍細胞外基質(extracellular matrix, ECM)的生化和生物物理特徵,進而影響細胞遷移的目的地。科學家至今觀察到遷移方法,包含單細胞或集體鏈的遷移,間質、上皮和變形蟲(amoeboid)遷移模式之間的轉換,細胞體和細胞核的變形以擠壓基質孔,以及透過基質結構的重塑以繞過 ECM 的物理屏障。

3 月 12 日,密西根大學研究團隊發現一種新的人類細胞遷移模式——彈弓遷移(slingshot migration),即細胞會像憤怒鳥遊戲的彈弓一樣,拉動並延伸周圍的纖維組織,最終利用該張力向前發射,而其移動速度比以往遷移方式的速度快五倍以上。該研究刊登於《Nature Communications》。

為了研究活體內纖維環境的細胞遷移模式,該研究團隊改變纖維母細胞(fibroblast cells)的合成 3D 纖維基質的排列和剛度,並確定了二種表型不同的遷移模式。與傳統細胞間質方式連續遷移的剛性基質相比,可變形基質中的細胞拉伸基質纖維以儲存彈性能量,隨後的粘連失敗,引發突然的基質反衝和快速的細胞移位。

有鑑於纖維組織普遍存在於活體內,理解基質結構和力學如何影響細胞遷移是該研究的主要貢獻。該研究團隊表示,他們首次觀察到的細胞運動方法可能與癌細胞轉移有關。因為通常能透過手術切除保留在薄壁組織中的癌細胞,但當癌細胞遷移到基質組織時,它們就帶來更大的威脅。此外,未來科學家也能進一步將該遷移模式應用於招聚修復細胞移動到傷口部位,以進行組織修復。

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參考資料:
1. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-09121-0
2. https://news.umich.edu/speedy-slingshot-cell-movement-observed-for-the-first-time/

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