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癌细胞变形以挤压过去的相邻细胞

莱比锡大学的研究人员与德国和美国的同事合作,在癌细胞扩散方面的研究取得了突破。在实验中,由约瑟夫·阿方斯·卡斯(Josef AlfonsKäs)教授,斯特芬·格罗瑟(Steffen Grosser)和尤尔根·利波德(JürgenLippoldt)教授领导的生物物理学家团队首次展示了细胞如何变形,从而在致密的肿瘤组织中移动并挤压通过邻近的细胞。研究人员发现,运动细胞协同作用使肿瘤组织流化。

Käs与美国雪城大学的Lisa Manning教授和莱比锡大学医院的Bahriye Aktas教授共同领导了该研究项目。他们现在已经在主要发表重要研究成果的领先期刊“ Physical Review X”上发表了他们的发现。

多年来一直研究癌细胞物理特性的卡斯说:“这些关于人类肿瘤相变的初步观察改变了我们肿瘤发展的基本概念,并可以改善癌症的诊断和治疗。”他说,这项研究表明,人类肿瘤包含实体和流体细胞簇,这将是科学家对肿瘤力学的理解的突破。他补充说,这些结果构成了第一个程序的基础,利用该程序可以在肿瘤中检测出转移性癌细胞。

在莱比锡大学医院的患者的肿瘤样本中,研究人员发现了具有活动细胞的区域以及没有细胞移动的稳定的类固体区域。从物理角度来看,细胞不应该在致密的肿瘤团块中移动-肿瘤被细胞密集地拥挤,以至于在任何典型物质中运动都将受到抑制。

因此,研究人员通过在手术后立即对人类肿瘤样本进行荧光染色,从而使他们能够实时观察细胞运动,从而开发了一种新的活体肿瘤显微镜检查方法。这导致他们发现,与以前的所有发现相反,这种细胞运动确实确实发生并且与强烈的核变形有关。他们观察到细胞及其细胞核如何通过严重变形而从组织中挤压出来。

“生物组织中的细胞的行为很像酒吧里的人。在低密度时,它们可以自由移动。但是,当事情变得非常拥挤时,移动变得困难。但是即使在拥挤的酒吧里,如果您侧身转身,您仍然可以挤过去。这正是我们在肿瘤组织中看到的效果。”研究人员认为,这种相变解释了细胞如何在肿瘤中移动和繁殖,最终导致转移。液体组织显示出伸长的,变形的细胞和细胞核。拉长的细胞和核形状的静态图像因此可以用作肿瘤转移侵袭性的指纹。

“这些是来自癌症物理学领域的惊人结果。我们现在需要研究流体区域是否可以预测肿瘤的侵袭性。在这里,我们发现了一种癌症标记物,该标记物指示活跃的,活动的区域,并且基于简单的物理机制。”斯特芬·格罗斯(Steffen Grosser)说。Käs教授目前正在进行一项临床试验,以研究细胞和核形状作为一种新的肿瘤标志物的潜力,该标志物可用于比以往更具有针对性的方式来检查和治疗患者。

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