Ajattelemme tyypillisesti kasvainta syöpäsolujen jäykkänä palana; mutta kuinka niin jäykkä klusteri voisi tunkeutua ympäröivään mikroympäristöönsä? Vastatakseen tähän kysymykseen kansainvälisessä tutkijoiden yhteistyössä on yhdistetty tietokonesimulaatioita mekaanisiin mittauksiin. Heidän havaintonsa, jotka on julkaistu vuonna Luontofysiikka, osoittavat, että huomattava prosenttiosuus syöpäsoluista saavuttaa suuren mekaanisen muodonmuutosasteen tullakseen liikkuvammiksi, ja näin ollen kykenevät pääsemään tiheään ympäröivään kudokseen.
On jo tunnustettu, että syöpäsolut läpikäyvät erilaistumisen, prosessin, jossa ne siirtyvät kohti epäjärjestyneempää tilaa pehmeämmällä sytoskeletolla. Soluaggregaateissa tiedetään kuitenkin esiintyvän tukoksia, mikä estää solujen leviämisen edelleen. Tämä korostaa kiinteä-neste-siirtymien mekaanista vaikutusta kudosmassan käyttäytymiseen.
Lisäksi tutkimukset ovat osoittaneet, että kasvainsoluklusterien juoksevuutta tai jäykkyyttä säätelee solujen häirintä. Syöpäsolujen tiedetään myös olevan erittäin mekaanisesti herkkiä – ne voivat mukautua mekaanisesti mikroympäristöönsä.
"Paradoksi, että rintakasvaimissa pehmenevät solut todella muodostavat alkuperäistä kudosta kovemman rakenteen, on vain näennäinen ristiriita", selittää. Joseph Käs alkaen Leipzigin yliopisto. "Tämä vaikutus tehostuu entisestään, koska täällä verrataan pääasiassa terveen rinnan erittäin pehmeitä rasvasoluja soluihin, jotka ovat pehmeämpiä kuin terveet epiteelisolut, mutta silti huomattavasti kovempia kuin rasvasolut."
Motivoivat fyysikkojen suorittamat tietokonesimulaatiot klo Northeastern University, The Kalifornian yliopisto, Santa Barbara ja Syracuse UniversityKäsin ryhmä tutki rinta- ja kohdunkaulansyövän kudoseksplantteja eri tekniikoilla, mukaan lukien atomivoimamikroskopiaan (AFM) perustuva bulkkikudosreologia. Työskentely yhteistyössä joukkueen kanssa syöpätutkijat ja patologit at Leipzigin yliopistollinen sairaala ja Albert Einsteinin lääketieteellinen korkeakoulu, he osoittivat muutaman kiinteän jäykkien solujen saaren olemassaolon, jotka on yhdistetty pehmeiden, liikkuvien solujen mekaanisilla jännitysillalla.
Solujen migraatio Simulaatiot tunkeutuvan solun (vihreä) liikkumisesta kudoksen läpi, joka sisältää sekä jäykkiä (vaaleansinisiä) että pehmeitä (tummansinisiä) soluja. Yläosa: kudos on jumissa, kiinteässä tilassa ja tunkeutuva solu on jumissa eikä voi liikkua. Keskusta: heterogeenisessa kudoksessa tunkeutuva solu osoittaa erittäin ajoittaista migraatiodynamiikkaa. Pohja: kudos on täysin tukkeutumattomassa, nestemäisessä tilassa ja tunkeutuva solu liikkuu suhteellisen helposti. (Kohtelias: Max Bi, Xinzhi Li)
AFM on pyyhkäisyanturiin perustuva mikroskopiatekniikka, jonka resoluutio on subnanometrinen. Tässä tutkimuksessa tutkijat käyttivät tekniikkaa saadakseen tietoa mekaanisista parametreista, kuten kasvainsolujen elastisuudesta elävien kasvainsolujen yli. Tämä mahdollisti kudosten jäykkyyden paikallisen, heterogeenisen jakautumisen, koska AFM-kartat näyttävät sekä jäykkiä (tukoksia) että pehmeitä (tukostamattomia) alueita.
Fysiikka valaisee rintasyövän leviämistä luuhun
Tämä rakenne vahvistettiin edelleen seuraamalla elintärkeitä soluja syöpäsolujen sferoideissa. Tutkijat selvittävät, että tämä heterogeeninen tila stabiloi kudosta riittävästi mahdollistaakseen kasvaimen kasvun ja tarjoaa samalla joustavuutta pehmeille, liikkuville soluille paeta kasvaimesta ja muodostaa siten metastaaseja.
Thomas Fuhs, yksi tämän tutkimuksen johtavista tekijöistä, on optimistinen, että heidän viimeisimmät tulokset antavat uutta tietoa syöpäsolujen ja kasvainkudoksen mekaniikasta. Tarkemmin sanottuna se, ovatko kasvaimen solut täysin jumissa – kuten terveessä kudoksessa – vai pystyvätkö ne purkamaan ja pehmentymään, voi vaikuttaa siihen, muodostuuko kasvain etäpesäkkeitä vai ei.
