弹弓式细胞迁移首现 移动速度快五倍且与癌症转移有关?

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细胞迁移(cell migration)是指细胞移动位置的过程,常见于胚胎形成、组织稳态和肿瘤转移等生物过程。生物体内的生长因子或趋化因子(chemokines)、间硬度(stiffness)、配体密度(ligand density)和地形组织(topographical organization)的变化,都会改变周围细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的生化和生物物理特征,进而影响细胞迁移的目的地。科学家至今观察到迁移方法,包含单细胞或集体链的迁移,间质、上皮和变形虫(amoeboid)迁移模式之间的转换,细胞体和细胞核的变形以挤压基质孔,以及透过基质结构的重塑以绕过 ECM 的物理屏障。

3 月 12 日,密西根大学研究团队发现一种新的人类细胞迁移模式——弹弓迁移(slingshot migration),即细胞会像愤怒鸟游戏的弹弓一样,拉动并延伸周围的纤维组织,最终利用该张力向前发射,而其移动速度比以往迁移方式的速度快五倍以上。该研究刊登于《Nature Communications》。

为了研究活体内纤维环境的细胞迁移模式,该研究团队改变纤维母细胞(fibroblast cells)的合成 3D 纤维基质的排列和刚度,并确定了二种表型不同的迁移模式。与传统细胞间质方式连续迁移的刚性基质相比,可变形基质中的细胞拉伸基质纤维以储存弹性能量,随后的粘连失败,引发突然的基质反冲和快速的细胞移位。

有鉴于纤维组织普遍存在于活体内,理解基质结构和力学如何影响细胞迁移是该研究的主要贡献。该研究团队表示,他们首次观察到的细胞运动方法可能与癌细胞转移有关。因为通常能透过手术切除保留在薄壁组织中的癌细胞,但当癌细胞迁移到基质组织时,它们就带来更大的威胁。此外,未来科学家也能进一步将该迁移模式应用于招聚修复细胞移动到伤口部位,以进行组织修复。

延伸阅读:转移性癌细胞如何侵入正常组织? 如同鲨鱼的掠食活动模式

参考资料:
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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