عادة ما نفكر في الورم على أنه كتلة صلبة من الخلايا السرطانية. ولكن كيف يمكن لمثل هذا العنقود الصلب أن يغزو البيئة المكروية المحيطة به؟ للإجابة على هذا السؤال ، قام تعاون دولي من الباحثين بدمج محاكاة الكمبيوتر مع القياسات الميكانيكية. النتائج التي توصلوا إليها ، نشرت في فيزياء الطبيعة، إثبات أن نسبة كبيرة من الخلايا السرطانية تكتسب درجة عالية من التشوه الميكانيكي لتصبح أكثر قدرة على الحركة ، وبالتالي فهي قادرة على دخول الأنسجة المحيطة الكثيفة.
من المعروف بالفعل أن الخلايا السرطانية تخضع لعملية عدم التمايز ، وهي عملية تتحرك فيها نحو حالة أكثر اضطرابًا بهيكل خلوي أكثر ليونة. ومع ذلك ، من المعروف أن تجمعات الخلايا تظهر عليها تشويش ، مما يمنع انتشار الخلايا بشكل أكبر. هذا يسلط الضوء على التأثير الميكانيكي للتحولات الصلبة والسوائل على سلوك كتلة الأنسجة.
علاوة على ذلك ، أظهرت الأبحاث أن سيولة أو صلابة مجموعات الخلايا السرطانية ينظمها عدم تشنج الخلايا. من المعروف أيضًا أن الخلايا السرطانية حساسة للغاية للميكانيكا - يمكنها التكيف ميكانيكيًا مع بيئتها المكروية.
"التناقض القائل بأن الخلايا التي تصبح أكثر ليونة في أورام الثدي تشكل في الواقع بنية أكثر صلابة من الأنسجة الأصلية هي مجرد تناقض واضح ،" جوزيف كاس تبدأ من جامعة لايبزيغ. "تم تعزيز هذا التأثير بشكل أكبر لأنه هنا ، تتم مقارنة الخلايا الدهنية الرخوة جدًا في الثدي السليم بالخلايا الأكثر ليونة من الخلايا الظهارية السليمة ، ولكنها لا تزال أقوى بكثير من الخلايا الدهنية."
بدافع من عمليات المحاكاة الحاسوبية التي قام بها علماء الفيزياء في جامعة نورثأطلقت حملة جامعة كاليفورنيا في سانتا باربارا و جامعة سيراكيوز، قام فريق Käs بالتحقيق في إكتشافات الأنسجة من سرطان الثدي وعنق الرحم باستخدام تقنيات مختلفة ، بما في ذلك ريولوجيا الأنسجة الكتلية القائمة على القوة الذرية (AFM). العمل بالتعاون مع فريق من باحثو السرطان و علماء الأمراض at مستشفى جامعة لايبزيغ و كلية ألبرت أينشتاين للطب، أظهروا وجود عدد قليل من الجزر الصلبة من الخلايا الصلبة ، متصلة بجسور الإجهاد الميكانيكية للخلايا اللينة والمتحركة.
هجرة الخلايا محاكاة لخلية غازية (خضراء) تتحرك عبر الأنسجة التي تحتوي على خلايا صلبة (زرقاء فاتحة) وخلايا ناعمة (زرقاء داكنة). في الأعلى: النسيج في حالة انحشار صلبة والخلية الغازية عالقة ولا يمكنها الحركة. المركز: في الأنسجة غير المتجانسة ، تُظهر الخلية الغازية ديناميكيات هجرة متقطعة للغاية. القاع: النسيج في حالة غير متكدسة تمامًا تشبه السوائل وتتحرك الخلية الغازية بسهولة نسبية. (بإذن من: ماكس بي ، شينجي لي)
AFM هي تقنية الفحص المجهري القائمة على مسبار المسح بدقة subnanometre. في هذه الدراسة ، استخدم الباحثون هذه التقنية لاكتساب المعرفة بالمعلمات الميكانيكية مثل مرونة الخلايا السرطانية عبر مستكشفات الورم الحية. مكنهم ذلك من التقاط التوزيع المحلي غير المتجانس لصلابة الأنسجة ، حيث تعرض خرائط AFM كلا من المناطق الصلبة (المكدسة) والناعمة (غير الملتصقة).
تسلط الفيزياء الضوء على كيفية انتشار سرطان الثدي إلى العظام
تم تأكيد هذا الهيكل بشكل أكبر من خلال تتبع الخلايا الحيوية عبر الأجسام الشبه الكروية للخلايا السرطانية. أوضح الباحثون أن هذه الحالة غير المتجانسة تعمل على استقرار الأنسجة بدرجة كافية للسماح بنمو الورم ، مع توفير المرونة للخلايا اللينة والمتحركة للهروب من الورم وبالتالي تكوين النقائل.
توماس فوهس، أحد المؤلفين الرئيسيين لهذه الدراسة ، متفائل بأن نتائجهم الأخيرة تضيف نظرة جديدة إلى آليات الخلايا السرطانية وأنسجة الورم. بشكل أكثر وضوحًا ، ما إذا كانت الخلايا الموجودة في الورم لا تزال محشورة تمامًا - كما هو الحال في الأنسجة السليمة - أو قادرة على فك التشابك واللين يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا فيما إذا كان الورم ينتقل أم لا.
