我们通常认为肿瘤是癌细胞的硬块。 但是这样一个刚性集群怎么会侵入它周围的微环境呢？ 为了回答这个问题，国际研究人员合作将计算机模拟与机械测量相结合。 他们的发现发表在 自然物理学, 表明相当大比例的癌细胞获得了高度的机械变形能力，变得更具移动性，因此能够进入致密的周围组织。
人们已经认识到癌细胞会经历去分化，在这个过程中，它们会朝着更无序的状态移动，细胞骨架更柔软。 然而，已知细胞聚集体会出现堵塞，从而阻止细胞的进一步扩散。 这突出了固体-液体转变对组织体积行为的机械影响。
此外，研究表明，肿瘤细胞簇的流动性或刚性受细胞解除干扰的调节。 众所周知，癌细胞具有高度的机械敏感性——它们可以机械地适应它们的微环境。
“在乳腺肿瘤中，变软的细胞实际上形成了比原始组织更硬的结构，这一矛盾只是表面上的矛盾，”解释说 约瑟夫·凯斯 止 莱比锡大学. “这种效果进一步增强，因为在这里，健康乳房中主要是非常柔软的脂肪细胞与比健康上皮细胞更柔软但仍比脂肪细胞硬得多的细胞进行比较。”
受物理学家进行的计算机模拟的启发 东北大学是， 加州圣巴巴拉大学 和 Syracuse University , Käs 的小组使用各种技术研究了乳腺癌和宫颈癌的组织外植体，包括基于原子力显微镜 (AFM) 的大块组织流变学。 与团队合作 癌症研究人员 和 病理学家 at 莱比锡大学医院 和 阿尔伯特爱因斯坦医学院, 他们证明了一些刚性细胞的固体岛的存在，这些岛屿由柔软的可移动细胞的机械应力桥连接。
细胞迁移 模拟入侵细胞（绿色）穿过包含刚性（浅蓝色）和柔软（深蓝色）细胞的组织。 上图：组织处于堵塞的固体状状态，入侵细胞被卡住无法移动。 中心：在异质组织中，入侵细胞显示出高度间歇性的迁移动力学。 底部：组织处于完全畅通无阻的流体状状态，入侵细胞相对容易移动。 （提供：Max Bi、Xinzhi Li）
AFM 是一种基于扫描探针的显微镜技术，具有亚纳米分辨率。 在这项研究中，研究人员使用该技术来了解机械参数，例如活肿瘤外植体中的肿瘤细胞弹性。 这使他们能够捕捉组织刚度的局部异质分布，因为 AFM 图同时显示刚性（堵塞）和软（未堵塞）区域。
物理学揭示了乳腺癌如何扩散到骨骼
通过追踪癌细胞球体中的重要细胞，进一步证实了这种结构。 研究人员阐明，这种异质状态可充分稳定组织以允许肿瘤生长，同时为柔软的活动细胞提供灵活性以逃避肿瘤并因此形成转移。
托马斯·富斯，这项研究的主要作者之一，乐观地认为他们的最新结果为癌细胞和肿瘤组织的机制增加了新的见解。 更明确地说，肿瘤中的细胞是否像在健康组织中一样完全堵塞，或者是否能够解除堵塞和软化，对于肿瘤是否转移具有重要意义。
