हम आम तौर पर ट्यूमर को कैंसर कोशिकाओं की एक कठोर गांठ के रूप में सोचते हैं; लेकिन इतना कठोर समूह अपने आस-पास के सूक्ष्म वातावरण पर कैसे आक्रमण कर सकता है? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, शोधकर्ताओं के एक अंतरराष्ट्रीय सहयोग ने कंप्यूटर सिमुलेशन को यांत्रिक माप के साथ जोड़ा है। उनके निष्कर्ष, में प्रकाशित हुए प्रकृति भौतिकी, प्रदर्शित करता है कि कैंसर कोशिकाओं का एक बड़ा प्रतिशत अधिक गतिशील बनने के लिए उच्च स्तर की यांत्रिक विकृति प्राप्त कर लेता है, और परिणामस्वरूप घने आसपास के ऊतकों में प्रवेश करने में सक्षम हो जाता है।
यह पहले से ही माना जाता है कि कैंसर कोशिकाएं डिडिफ़रेंशिएशन से गुजरती हैं, एक ऐसी प्रक्रिया जिसमें वे नरम साइटोस्केलेटन के साथ अधिक अव्यवस्थित अवस्था की ओर बढ़ती हैं। हालाँकि, कोशिका समुच्चय को जैमिंग प्रदर्शित करने के लिए जाना जाता है, जो कोशिकाओं को आगे फैलने से रोकता है। यह ऊतक थोक व्यवहार पर ठोस-द्रव संक्रमण के यांत्रिक प्रभाव पर प्रकाश डालता है।
इसके अलावा, शोध से पता चला है कि ट्यूमर सेल समूहों की तरलता या कठोरता को सेल अनजैमिंग द्वारा नियंत्रित किया जाता है। कैंसर कोशिकाओं को अत्यधिक यांत्रिक रूप से संवेदनशील माना जाता है - वे यांत्रिक रूप से अपने सूक्ष्म वातावरण के अनुकूल हो सकती हैं।
"यह विरोधाभास कि स्तन ट्यूमर में, कोशिकाएं जो नरम हो जाती हैं, वास्तव में एक ऐसी संरचना बनाती हैं जो मूल ऊतक की तुलना में कठिन होती है, यह केवल एक स्पष्ट विरोधाभास है," बताते हैं जोसेफ कास से लीपज़िग यूनिवर्सिटी. "इस प्रभाव को और भी बढ़ाया गया है क्योंकि यहां, मुख्य रूप से स्वस्थ स्तन में बहुत नरम वसा कोशिकाओं की तुलना उन कोशिकाओं से की जाती है जो स्वस्थ उपकला कोशिकाओं की तुलना में नरम हैं, लेकिन फिर भी वसा कोशिकाओं की तुलना में काफी कठिन हैं।"
भौतिकविदों द्वारा किए गए कंप्यूटर सिमुलेशन से प्रेरित नॉर्थईस्टर्न विश्वविद्यालय, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा और सिराकस यूनिवर्सिटी, कास के समूह ने परमाणु-बल-माइक्रोस्कोपी (एएफएम)-आधारित बल्क टिशू रियोलॉजी सहित विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके स्तन और गर्भाशय ग्रीवा के कैंसर से ऊतक की जांच की। की एक टीम के साथ मिलकर काम कर रहे हैं कैंसर शोधकर्ता और पैथोलॉजिस्ट at लीपज़िग विश्वविद्यालय अस्पताल और अल्बर्ट आइंस्टीन कॉलेज ऑफ मेडिसिन, उन्होंने कठोर कोशिकाओं के कुछ ठोस द्वीपों के अस्तित्व का प्रदर्शन किया, जो नरम, मोबाइल कोशिकाओं के यांत्रिक तनाव पुलों से जुड़े हुए थे।
सेल माइग्रेशन कठोर (हल्के नीले) और नरम (गहरे नीले) दोनों कोशिकाओं वाले ऊतक के माध्यम से घूमने वाली एक आक्रमणकारी कोशिका (हरा) का अनुकरण। शीर्ष: ऊतक जाम, ठोस जैसी अवस्था में है और आक्रमणकारी कोशिका फंसी हुई है और हिल नहीं सकती है। केंद्र: विषम ऊतक में आक्रमणकारी कोशिका अत्यधिक आंतरायिक प्रवासन गतिशीलता दिखाती है। नीचे: ऊतक पूरी तरह से जाममुक्त, तरल जैसी अवस्था में होता है और आक्रमणकारी कोशिका सापेक्ष आसानी से चलती है। (सौजन्य: मैक्स बी, शिन्झी ली)
एएफएम सबनैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन वाली एक स्कैनिंग जांच-आधारित माइक्रोस्कोपी तकनीक है। इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने जीवित ट्यूमर प्रत्यारोपणकर्ताओं में ट्यूमर सेल लोच जैसे यांत्रिक मापदंडों का ज्ञान प्राप्त करने के लिए तकनीक का उपयोग किया। इससे उन्हें ऊतक कठोरता के स्थानीय, विषम वितरण को पकड़ने में सक्षम बनाया गया, क्योंकि एएफएम मानचित्र कठोर (जाम) और नरम (जाम रहित) दोनों क्षेत्रों को प्रदर्शित करते हैं।
भौतिकी इस बात पर प्रकाश डालती है कि स्तन कैंसर हड्डी तक कैसे फैलता है
कैंसर कोशिका गोलाकारों में महत्वपूर्ण कोशिकाओं को ट्रैक करके इस संरचना की और पुष्टि की गई। शोधकर्ता स्पष्ट करते हैं कि यह विषम अवस्था ट्यूमर के विकास की अनुमति देने के लिए ऊतक को पर्याप्त रूप से स्थिर करती है, जबकि नरम, गतिशील कोशिकाओं को ट्यूमर से बचने और परिणामस्वरूप मेटास्टेस बनाने के लिए लचीलापन प्रदान करती है।
थॉमस फुह्सइस अध्ययन के प्रमुख लेखकों में से एक, आशावादी हैं कि उनके नवीनतम परिणाम कैंसर कोशिकाओं और ट्यूमर ऊतक के यांत्रिकी में नई अंतर्दृष्टि जोड़ते हैं। अधिक स्पष्ट रूप से, क्या ट्यूमर में कोशिकाएं पूरी तरह से जाम रहती हैं - जैसा कि स्वस्थ ऊतक में होता है - या वे जाम और नरम होने में सक्षम हैं, इससे यह फर्क पड़ सकता है कि ट्यूमर मेटास्टेसिस करता है या नहीं।
