私たちは通常、腫瘍をがん細胞の固い塊と考えています。 しかし、そのような硬直したクラスターは、どのようにして周囲の微小環境に侵入できるのでしょうか? この質問に答えるために、研究者の国際的な共同作業は、コンピューター シミュレーションと機械的測定を組み合わせました。 彼らの調査結果は、 自然物理学、癌細胞のかなりの割合が高度な機械的変形能を獲得してより可動性になり、その結果、密集した周囲の組織に侵入できることを示しています。
がん細胞が脱分化を経ることはすでに認識されています。これは、細胞骨格が柔らかくなり、より無秩序な状態に移行するプロセスです。 しかし、細胞凝集体はジャミングを示すことが知られており、これにより細胞のさらなる拡散が妨げられます。 これは、組織のバルク挙動に対する固体 - 流体遷移の機械的影響を強調しています。
さらに、研究により、腫瘍細胞クラスターの流動性または剛性は、細胞のジャム除去によって調節されることが示されています。 がん細胞は機械的感受性が高いことも知られており、微小環境に機械的に適応することができます。
「乳房腫瘍では、柔らかくなった細胞が実際には元の組織よりも硬い構造を形成するというパラドックスは、明らかな矛盾にすぎません」と説明します。 ジョセフ・カス から ライプチヒ大学. 「ここでは、健康な乳房の主に非常に柔らかい脂肪細胞が、健康な上皮細胞よりも柔らかいが脂肪細胞よりもかなり硬い細胞と比較されるため、この効果はさらに強化されます。」
で物理学者によって実行されたコンピューター シミュレーションによって動機付けられました。 東北大学 カリフォルニア大学サンタバーバラ校 & シラキュース大学、Käsのグループは、原子間力顕微鏡（AFM）ベースのバルク組織レオロジーを含むさまざまな技術を使用して、乳癌および子宮頸癌からの組織外植片を調査しました。 のチームと協力して作業する がん研究者 & 病理学者 at ライプチヒ大学病院 & アルバートアインシュタイン医科大学、彼らは、柔軟な可動細胞の機械的ストレスブリッジによって接続された、剛性細胞のいくつかの固体島の存在を実証しました。
細胞遊走 硬い細胞 (水色) と柔らかい細胞 (濃い青) の両方を含む組織を移動する浸潤細胞 (緑) のシミュレーション。 上: 組織は詰まった固体のような状態にあり、侵入した細胞は動かなくなって動けなくなります。 中央：異種組織では、侵入細胞は非常に断続的な移動ダイナミクスを示します。 下: 組織は完全に詰まっていない液体のような状態で、浸潤細胞は比較的容易に移動します。 (提供: Max Bi、Xinzhi Li)
AFM は、サブナノメートルの分解能を備えた走査プローブベースの顕微鏡検査技術です。 この研究では、研究者はこの技術を使用して、生きた腫瘍外植片全体の腫瘍細胞の弾力性などの機械的パラメーターに関する知識を得ました。 これにより、AFM マップが硬い (詰まった) 領域と柔らかい (詰まっていない) 領域の両方を表示するため、組織剛性の局所的で不均一な分布を捉えることができました。
乳がんがどのように骨に転移するかを物理学が解明
この構造は、がん細胞スフェロイド全体で重要な細胞を追跡することによってさらに確認されました。 研究者は、この不均一な状態が組織を十分に安定させて腫瘍の成長を可能にする一方で、柔軟で運動性のある細胞が腫瘍から逃れ、その結果転移を形成する柔軟性を提供することを解明しています。
トーマス・フースこの研究の筆頭著者の XNUMX 人である は、彼らの最新の結果が癌細胞と腫瘍組織のメカニズムに新たな洞察を加えると楽観的です。 より明確に言えば、腫瘍内の細胞が完全に詰まったまま (健康な組織のように) なのか、それとも詰まっていない状態から解放されて柔らかくなったのかによって、腫瘍が転移するかどうかに大きな違いが生じる可能性があります。
