研究人员揭示不同硬度基质中转移性癌细胞的新机制

癌细胞转移是指癌细胞从原发性肿瘤扩散到不同的身体部位,是癌症发展中最致命的阶段。当癌细胞脱离原发性肿瘤并进入血液或淋巴系统时,它们就可以传播到身体各个地方,在新的扩散组织中增殖从而形成继发性肿瘤。百分之九十的癌症死亡是由这一癌细胞转转移导致。

癌细胞在转移过程中会主动与周围的微环境相互作用,而这种作用机理尚未被阐明,这使得转移癌细胞如何应对继发组织中的新环境成为癌症研究中的一个关键问题。最近,香港科技大学(科大)的研究人员及其国际合作者发现了一种转移性癌细胞在不同硬度基质上的新型响应和适应机制,这一研究结果将有助于开发用于转移性癌细胞和癌症的诊断工具。

这项研究发表在2020年9月18日的《物理化学快报》上。 

在这项研究中,由香港科技大学物理系和生命科学部助理教授朴孝根教授带领的研究团队采用聚丙烯酰胺(PAA)基质模拟了从脑到骨骼的各种组织的硬度,并利用先进的荧光共振能量转移成像技术和Park教授实验室搭建的磁镊平台对单个转移性乳腺癌细胞(MDA-MB-231)对不同硬度的机械响应进行了研究。

通过单分子张力传感器,他们发现转移性乳腺癌细胞在不用硬度基质上会改变细胞粘着斑内的张力以适应新的环境,而正常的乳腺癌细胞(MCF-10A)则维持相似的张力。他们还使用磁镊测量了单个转移性乳腺癌细胞的粘弹性,并发现转移性乳腺癌细胞在更坚硬的基质上变得更具弹性,而正常乳腺细胞在不同硬度的基质上的粘弹性仍保持基本不变。这些结果均表明转移性乳腺癌细胞具有更强的适应不同组织环境的能力。

朴教授说: “转移性癌细胞如何迁移到不用硬度的组织并增殖是癌症研究中的关键问题。通过使用硬度从1kPa(类似于大脑)到50GPa(类似于骨骼)的基质,我们的研究解释了转移性乳腺癌细胞在不同生物硬度环境里的生存问题。此外,我们发现转移性癌细胞会根据物理环境改变其粘弹性以适应其新的物理环境并在新的环境中生存下来。这项研究在癌症物理学和力学生物学上取得了重要成就。这些发现将有助于开发用于转移性癌细胞的诊断工具,并最终用于癌症的治疗。”

研究人员揭示不同硬度基质中转移性癌细胞的新机制

由朴孝根教授研究团队组建的磁镊平台。

这项研究是与莱斯大学的江庆华教授,深圳先进技术学院的储军教授和科大物理系的徐昆翠教授合作完成的。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

该团队计划开发一种癌症诊断试剂盒,利用该机制来测量处于不同硬度状态的潜在癌细胞的张力,这将比现有的基于聚合酶连锁反应技术的转移性癌细胞诊断更加便捷和用户友好。这种机制还可以用于开发针对转移性癌症的药物筛选测试,以了解转移性癌细胞的粘着斑和流变特性如何对不同的药物作出反应,并找到最有效的药物。

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