เรามักคิดว่าเนื้องอกเป็นก้อนเนื้อแข็งของเซลล์มะเร็ง แต่กระจุกที่แข็งกระด้างเช่นนี้จะบุกรุกสภาพแวดล้อมจุลภาคโดยรอบได้อย่างไร เพื่อตอบคำถามนี้ ความร่วมมือระหว่างประเทศของนักวิจัยได้รวมการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เข้ากับการวัดเชิงกล การค้นพบของพวกเขาเผยแพร่ใน ฟิสิกส์ธรรมชาติแสดงให้เห็นว่าเซลล์มะเร็งร้อยละจำนวนมากได้รับความสามารถในการเปลี่ยนรูปแบบเชิงกลในระดับสูงเพื่อให้เคลื่อนที่ได้มากขึ้น และเป็นผลให้สามารถเข้าสู่เนื้อเยื่อรอบข้างที่มีความหนาแน่นสูงได้
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเซลล์มะเร็งต้องผ่านกระบวนการแยกความแตกต่าง ซึ่งเป็นกระบวนการที่เซลล์เคลื่อนไปสู่สภาวะที่ไม่เป็นระเบียบมากขึ้นด้วยไซโตสเกเลตันที่อ่อนลง อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีว่ามวลรวมของเซลล์มีการติดขัดซึ่งป้องกันการแพร่กระจายของเซลล์ต่อไป สิ่งนี้เน้นให้เห็นถึงผลกระทบเชิงกลของการเปลี่ยนสถานะของของแข็งและของไหลต่อพฤติกรรมของเนื้อเยื่อ
นอกจากนี้ การวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าการไหลหรือความแข็งแกร่งของกลุ่มเซลล์เนื้องอกถูกควบคุมโดยเซลล์ที่ไม่ติดขัด เซลล์มะเร็งยังเป็นที่ทราบกันดีว่ามีความไวต่อกลไกสูง - พวกมันสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมจุลภาคได้
“ความขัดแย้งที่ว่าในเนื้องอกเต้านม เซลล์ที่อ่อนลงจริง ๆ แล้วสร้างโครงสร้างที่แข็งกว่าเนื้อเยื่อเดิมนั้นเป็นเพียงความขัดแย้งที่เห็นได้ชัด” อธิบาย โจเซฟ แคส ราคาเริ่มต้นที่ มหาวิทยาลัย Leipzig. “ผลกระทบนี้ได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นไปอีก เพราะที่นี่ เซลล์ไขมันส่วนใหญ่ที่นิ่มมากในเต้านมที่แข็งแรงจะถูกเปรียบเทียบกับเซลล์ที่อ่อนนุ่มกว่าเซลล์เยื่อบุผิวที่มีสุขภาพดี แต่ก็ยังแข็งกว่าเซลล์ไขมันอย่างเห็นได้ชัด”
ได้รับแรงบันดาลใจจากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์โดยนักฟิสิกส์ที่ มหาวิทยาลัยภาคตะวันออกเฉียงเหนือที่ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาบาร์บารา และ มหาวิทยาลัยซีราคิวส์กลุ่มของ Käs ได้ตรวจสอบเนื้อเยื่อที่ปลูกจากมะเร็งเต้านมและมะเร็งปากมดลูกโดยใช้เทคนิคต่างๆ รวมถึงการตรวจรีโอโลจีของเนื้อเยื่อจำนวนมากที่ใช้อะตอมมิก-ฟอร์ซ-ไมโครสโคป (AFM) ทำงานร่วมกับทีมงานของ นักวิจัยโรคมะเร็ง และ นักพยาธิวิทยา at โรงพยาบาลมหาวิทยาลัยไลป์ซิก และ วิทยาลัยแพทยศาสตร์ Albert Einsteinพวกเขาแสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของเกาะแข็งสองสามเซลล์ของเซลล์แข็ง ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยสะพานความเค้นเชิงกลของเซลล์อ่อนที่เคลื่อนที่ได้
การย้ายเซลล์ การจำลองเซลล์บุกรุก (สีเขียว) เคลื่อนที่ผ่านเนื้อเยื่อที่มีทั้งเซลล์แข็ง (สีฟ้าอ่อน) และเซลล์อ่อน (สีน้ำเงินเข้ม) ด้านบน: เนื้อเยื่ออยู่ในสภาพติดขัด คล้ายของแข็ง และเซลล์ที่ถูกบุกรุกจะติดอยู่และไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ ศูนย์กลาง: ในเนื้อเยื่อต่างชนิดกัน เซลล์ที่บุกรุกจะแสดงพลวัตของการย้ายถิ่นที่ไม่ต่อเนื่องอย่างมาก ด้านล่าง: เนื้อเยื่ออยู่ในสภาพไม่ติดขัด อยู่ในสภาพคล้ายของเหลว และเซลล์ที่บุกรุกจะเคลื่อนที่ได้อย่างง่ายดาย (มารยาท: Max Bi, Xinzhi Li)
AFM เป็นเทคนิคกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้โพรบสแกนที่มีความละเอียดต่ำกว่านาโนเมตร ในการศึกษานี้ นักวิจัยใช้เทคนิคนี้เพื่อรับความรู้เกี่ยวกับพารามิเตอร์เชิงกล เช่น ความยืดหยุ่นของเซลล์เนื้องอกในก้อนเนื้องอกที่มีชีวิต สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถจับการกระจายความแข็งของเนื้อเยื่อที่ต่างกันในท้องถิ่นได้ เนื่องจากแผนที่ AFM แสดงทั้งบริเวณแข็ง (ติด) และอ่อน (ไม่ติด)
ฟิสิกส์แสดงให้เห็นว่ามะเร็งเต้านมแพร่กระจายไปยังกระดูกอย่างไร
โครงสร้างนี้ได้รับการยืนยันเพิ่มเติมโดยการติดตามเซลล์ที่สำคัญในเซลล์มะเร็งทรงกลม นักวิจัยอธิบายว่าสถานะที่แตกต่างกันนี้ทำให้เนื้อเยื่อมีความเสถียรเพียงพอที่จะทำให้เนื้องอกเติบโตได้ ในขณะที่ให้ความยืดหยุ่นแก่เซลล์ที่อ่อนนุ่มและเคลื่อนที่ได้เพื่อหลบหนีจากเนื้องอกและทำให้เกิดการแพร่กระจาย
โทมัส ฟูห์สซึ่งเป็นหนึ่งในผู้เขียนหลักของการศึกษานี้ มีความเห็นในแง่ดีว่าผลลัพธ์ล่าสุดของพวกเขาได้เพิ่มข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับกลไกของเซลล์มะเร็งและเนื้อเยื่อเนื้องอก ชัดเจนยิ่งขึ้น การที่เซลล์ในเนื้องอกยังคงติดขัดอยู่อย่างสมบูรณ์ เช่นเดียวกับในเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี หรือสามารถคลายการติดขัดและทำให้นิ่มลงได้ สามารถสร้างความแตกต่างได้ทั้งหมดว่าเนื้องอกจะแพร่กระจายหรือไม่
