恶性肿瘤的特征在于其在周围环境中扩散的能力。为此,肿瘤细胞粘附于周围组织(主要是胶原蛋白)并使用力推进。“自然物理学”杂志今天发表了由加泰罗尼亚生物工程研究所(IBEC)ICREA研究员,巴塞罗那生物医学大学(UB)讲师Xavier Trepat和物理学教授Jaume Casademunt领导的研究小组的研究。 UB揭示了这些肿瘤细胞用来传播的力量。这些力与细胞运动之间的关系超出了现行的物理定律。
研究人员将乳腺肿瘤细胞放在富含胶原蛋白的表面上,并观察它们是如何扩张的。由于Trepat小组开发的技术,这些技术允许他们测量这些细胞在此过程中使用的物理力,这是目前尚未观察到的。通过这些方法,他们看到肿瘤扩散取决于力量之间的竞争:细胞彼此粘在一起并保持在一起,同时,它们粘附在环境中以逃避。根据主要的力,肿瘤将保持其球形或将完全在表面周围扩散。“当我们在表面上放置一滴水时,这是一个类似的过程。在某些表面,水滴将完全扩散,例如在砖上,而当放在其他表面上时,水滴将保持球形,
尽管肿瘤和液体之间存在相似之处,但这两种现象的物理特性却截然不同。“表面润湿是我们理解的经典物理学中的一个核心问题,但肿瘤似乎遵循非常不同的规律”,UB研究员,“la Caixa”的实习生和该文章的共同作者Ricard Alert指出。与被动流体不同,细胞可以产生力并自行移动。这将生物组织变成活性液体,特别是肿瘤变为活性液体。因此,了解表面肿瘤扩张需要开发一种新的物理理论,研究人员称之为“主动润湿”。
“当我们考虑物质的状态时,我们通常会考虑固体,液体或气体。我们的结果和其他实验室结果指出,活细胞不适合这种方案,表现得像另一种物质状态,我们称之为活性物质” ,Jaume Casademunt说。当肿瘤出现时,细胞会积聚突变并且其机械特性会发生变化。通常,肿瘤细胞失去它们之间的结合并且与它们的环境结合。在肿瘤生长期间,自身环境也会发生变化,增加胶原蛋白的数量和刚性。“我们的实验表明,这些变化足以使力量平衡失调,导致细胞开始蔓延”,Xavier Trepat说。
这些研究结果显示了物理力量在转移中的重要性,为治疗的发展打开了窗口,以改变肿瘤的机制作为潜在的治疗方法。
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