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研究表明物理线索如何驱动细胞迁移癌症转移和治疗

癌细胞是其环境的产物。周围的细胞,细胞外基质和其他特征会影响疾病的进展以及癌细胞向身体其他部位的扩散。对营养成分和氧气的存在等化学线索进行了数十年的研究,但是最近,研究人员将注意力转向了同样重要的物理线索。

有关肿瘤机械微环境的新研究将在2020年3月在丹佛举行的美国物理学会会议上发表。重点包括研究细胞外基质的各向异性如何影响癌细胞迁移的研究,基于新颖的基于光学镊子的工具来探测机械线索,以及在肿瘤内寻找最佳位置以注射化学药物的模型。

机械提示驱动转移

秒速飞艇官网俄勒冈州立大学研究员Bo Sun将介绍他的发现,涉及癌细胞迁移与细胞外基质,胶原蛋白,蛋白质和其他支持周围细胞的分子的3D网络之间的复杂相互作用。具体来说,他将讨论细胞外基质的各向异性,以及胶原纤维的特定排列如何形成癌细胞的高速公路。

迄今为止,对于该领域的大多数研究而言,主要的范例是组织环境的刚性是指导细胞迁​​移的主要因素。与软区域相比,该单元希望移动到更刚性的区域。我们看到,在引导细胞迁移方面,另一种类型的物理特性,即环境的各向异性,效率更高。”

孙波,俄勒冈州立大学研究员

例如,沿肿瘤周向排列的胶原纤维会导致癌细胞被这种排列捕获,而沿径向排列的纤维则为细胞向外迁移提供了一条无摩擦的通道。研究细胞在其环境中的移动方式以及驱动该移动的因素是对理解癌细胞如何渗透到人体新区域的启示。

用光镊探测组织

生物物理学家坎迪斯·坦纳(Kandice Tanner)重新设计了一种工具,以测量可能影响肿瘤细胞向不同器官的传播方式的机械提示。基于光学镊子的技术可以以微米级分辨率探测活体动物细胞的物理特性。

“以前,组织,细胞和细胞外基质水凝胶的机械性能表征主要是使用体积流变或纳米级技术(例如原子力显微镜)获得的,并且主要用于体外系统,”美国国家癌症研究所的研究人员Tanner说,美国国立卫生研究院的一部分。“这些技术对于评估材料性能很有用,但不具备解析与细胞用于响应外部线索的微米级突起兼容的长度尺度所需的分辨率。”

Tanner和她的同事采用了该技术来测量活斑马鱼中的组织的粘弹性特性和乳腺癌进展的3D培养模型。对于后一个项目,他们使用了基于光阱的主动微流变技术,以几乎同时的方式绘制了内部细胞和外部细胞外基质的力学图。他们发现,与健康细胞不同,乳腺肿瘤细胞的机械性能与周围的微环境不匹配。

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