Tavaliselt mõtleme kasvajast kui vähirakkude jäigast tükist; aga kuidas sai selline jäik klaster ümbritsevasse mikrokeskkonda tungida? Sellele küsimusele vastamiseks on teadlaste rahvusvaheline koostöö kombineerinud arvutisimulatsioonid mehaaniliste mõõtmistega. Nende leiud, mis avaldati aastal Loodusfüüsika, näitavad, et märkimisväärne protsent vähirakkudest omandab suure mehaanilise deformeeritavuse, et muutuda liikuvamaks, ja on seetõttu võimelised sisenema ümbritsevasse tihedasse koesse.
On juba teada, et vähirakud läbivad dediferentseerumise, protsessi, mille käigus nad liiguvad pehmema tsütoskeletiga korratuma seisundi poole. Siiski on teada, et rakuagregaadid häirivad, mis takistab rakkude edasist levikut. See tõstab esile tahke-vedeliku üleminekute mehaanilist mõju kudede hulgikäitumisele.
Lisaks on uuringud näidanud, et kasvajarakkude klastrite voolavust või jäikust reguleerib rakkude segamine. Vähirakud on teadaolevalt ka väga mehaaniliselt tundlikud – nad suudavad mehaaniliselt oma mikrokeskkonnaga kohaneda.
"Paradoks, et rinnakasvajate puhul moodustavad pehmemaks muutuvad rakud tegelikult algkoest kõvema struktuuri, on vaid näiline vastuolu," selgitab. Joseph Käs Alates Leipzigi ülikool. "See efekt suureneb veelgi, kuna siin võrreldakse terve rinna väga pehmeid rasvarakke rakkudega, mis on pehmemad kui terved epiteelirakud, kuid siiski oluliselt kõvemad kui rasvarakud."
Ajendatuna arvutisimulatsioonidest, mida füüsikud kl Kirde Ülikool, California Ülikool, Santa Barbara ja Siracusa ülikoolKäsi töörühm uuris rinna- ja emakakaelavähi koeeksplantaate, kasutades erinevaid tehnikaid, sealhulgas aatomjõumikroskoopial (AFM) põhinevat masskoe reoloogiat. Töötamine koostöös meeskonnaga vähiuurijad ja patoloogid at Leipzigi ülikooli haigla ja Albert Einsteini meditsiinikolledž, näitasid nad mõne jäikade rakkude tahke saare olemasolu, mis on ühendatud pehmete liikuvate rakkude mehaaniliste pingesildadega.
Rakkude migratsioon Sissetungiva raku (roheline) simulatsioonid, mis liiguvad läbi koe, mis sisaldab nii jäikaid (helesiniseid) kui ka pehmeid (tumesinine) rakke. Ülemine: kude on kinnikiilunud tahkes olekus ja sissetungiv rakk on kinni ega saa liikuda. Keskosa: heterogeenses koes on sissetungival rakul väga vahelduv migratsioonidünaamika. Alumine: kude on täielikult ummistumata, vedelikutaolises olekus ja sissetungiv rakk liigub suhteliselt kergesti. (Viisakalt: Max Bi, Xinzhi Li)
AFM on skaneerimissondil põhinev subnanomeetrilise eraldusvõimega mikroskoopiatehnika. Selles uuringus kasutasid teadlased seda tehnikat, et saada teadmisi mehaaniliste parameetrite kohta, nagu kasvajarakkude elastsus eluskasvaja eksplantaatides. See võimaldas neil jäädvustada kudede jäikuse lokaalset heterogeenset jaotust, kuna AFM-kaartidel on nii jäigad (ummistunud) kui ka pehmed (ummistuseta) piirkonnad.
Füüsika selgitab, kuidas rinnavähk luudesse levib
Seda struktuuri kinnitas veelgi elutähtsate rakkude jälgimine vähirakkude sferoidides. Uurijad selgitavad, et see heterogeenne olek stabiliseerib kude piisavalt, et võimaldada kasvaja kasvu, pakkudes samal ajal pehmetele, liikuvatele rakkudele paindlikkust kasvajast põgenemiseks ja sellest tulenevalt metastaaside moodustamiseks.
Thomas Fuhs, üks selle uuringu juhtivaid autoreid, on optimistlik, et nende viimased tulemused annavad uue ülevaate vähirakkude ja kasvajakoe mehaanikast. Täpsemalt võib see, kas kasvaja rakud jäävad täielikult kinni – nagu terves koes – või on võimelised ummistuma ja pehmenema, siis kasvaja metastaase või mitte.
