当动物捕食者寻找稀疏分布的食物时，他们通过采用由许多小步骤组成的特殊运动模式，最大限度地提高了他们的成功机会，这些步骤穿插着不经常但长距离的新狩猎场。这些所谓的“Lévy步行”已被研究了几十年，并在觅食哺乳动物，鸟类，鲨鱼甚至是寻找受感染细胞的免疫细胞时观察到。韩国基础科学研究所(IBS)软体和生活中心的研究人员以及美国，荷兰和波兰的几个合作研究所报告说，当癌细胞成为侵袭性(转移性)时，他们就会开始表现为“掠夺性”。
转移性癌细胞与其非转移性癌细胞的不同之处不仅在于它们的遗传学，还在于它们的移动策略：它们比非侵入性癌细胞更快速地传播并且更具有方向性。发表于Nature Communications，这是第一项澄清其导航模式的研究。
在这项工作中，研究小组在转移和非转移阶段使用前列腺癌，乳腺癌和皮肤癌细胞，将它们引入线性微型轨道并测量细胞的步长和转折点长达16小时。此外，科学家们直接在活体小鼠皮肤内追踪个体黑素瘤细胞的轨迹，深度为600微米。在所有情况下，转移细胞根据Lévy步行移动，而非转移性癌细胞仅采取小步骤，这种模式称为扩散运动。
在动物中，Lévy步行被认为对应于稀疏和随机分布的资源的最佳搜索策略。尽管目前还不清楚为什么转移细胞会进行这种捕食性运动，但有一种假设是它们利用它来寻找适合种植致命性继发性肿瘤的地方。
有趣的是，研究小组还可以重新编程转移细胞的Lévy步行。使用特定的化学抑制剂或短干扰RNA(siRNA)，科学家们阻止了选择的蛋白质构建细胞骨架和突起。这些实验改变了Lévy步行回到单向运动或扩散的迁移：“致命的细胞狼开始像可爱的羊一样移动!”强调Bartosz Grzybowski，他是这项研究的共同领导者。然而，他警告说，这些结果还没有临床意义，应该进行更多的实验和理论工作，以充分理解这些现象。
这个结果经过十年的研究。“Lévy步行很容易被误认为是其他类型的运动模式，因此需要大量的细胞轨迹和相当复杂的统计物理分析才能得出合理的结论，”Grzybowski解释道。“值得付出努力，现在理论家和实验主义者说同一种语言。”
这项工作使用了各种各样的现代光谱技术，从光学显微镜和共聚焦显微镜到体外(在化学修饰的微图案或组织模拟凝胶上)定量细胞运动，一直到顶级活体双光子显微镜能够跟踪个体细胞迁移远离植入活体动物的肿瘤。
“这项研究充分说明了现代细胞生物学在理解癌症方面的技术复杂性。考虑到所有显微镜，改变细胞动力学的RNA技术以及所涉及的统计物理学，人们开始看到现代细胞生物学家的工具包变得多么多样化，”总结Kristiana Kandere-Grzybowska，该研究的另一位通讯作者。“癌症是一种多方面的疾病，理解其表现形式需要跨学科的方法可能并不令人惊讶。但令人惊讶的是，这些转移细胞如何狡猾地穿过身体。”
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