癌細胞采用迄今為止未知的狀態(tài)來促進轉移

正如埃伯斯紙莎草紙中描述的古埃及人已經知道，觸診-感覺硬化的腫塊-可以幫助診斷乳腺癌。觸診仍然是乳腺癌早期篩查的重要因素。另一方面，對單個癌細胞的測量表明，它們比它們所衍生的健康上皮細胞更柔軟，這可能使它們能夠更好地在致密的人體組織中轉移。由萊比錫大學軟物質物理系領導的一個國際合作項目觸及了這一明顯悖論的根源，現在已經將其發(fā)現發(fā)表在《自然物理學》雜志上。

為了在健康組織中生長，腫瘤必須取代周圍組織。為此，它必須產生機械穩(wěn)定的電阻以獲得空間。另一方面，單個癌細胞的高度變形性有利于侵入其他組織。這些相互沖突的需求在惡性腫瘤中得到滿足，因為癌細胞在機械上變得更加異質和柔軟，采用以前未知的新材料狀態(tài)，結合了固體和液體的優(yōu)點。

來自萊比錫大學軟物質物理系的物理學家ThomasFuhs博士是該研究的主要作者，他解釋說：“乳腺癌和宮頸腫瘤患者樣本顯示出更大的機械特性譜，即使整個腫瘤仍然是一個固體，也會將癌細胞推向更柔軟的細胞。

在計算機模擬的驅使下，研究人員在癌細胞簇中發(fā)現了一些堅硬、不動的細胞的小島，周圍環(huán)繞著許多運動、柔軟的細胞。軟細胞可以自由移動，幾乎像液體一樣，而堅硬的細胞會阻擋彼此的運動，像漏斗中的咖啡豆一樣相互干擾。腫瘤中的癌細胞簇形成一種新的物質狀態(tài)，其中在軟細胞的流體環(huán)境中，只有少數堅硬細胞的固體島足以使組織表現為機械穩(wěn)定的固體而不是液體，盡管大多數是可移動的軟癌細胞。硬細胞的孤島通過軟細胞的機械應力橋連接。這種狀態(tài)充分穩(wěn)定組織以允許腫瘤生長，同時為柔軟的運動細胞從腫瘤中突破形成轉移提供足夠的空間。

“在乳腺腫瘤中，變得更軟的細胞實際上形成了比原始組織更硬的結構的悖論只是一個明顯的矛盾。這種效果進一步增強，因為在這里，健康乳房中非常柔軟的脂肪細胞與比健康上皮細胞更柔軟的細胞進行比較，但仍然比脂肪細胞硬得多，“萊比錫大學的JosefAlfonsKäs教授解釋說。

在其他癌癥中，例如子宮頸癌，健康和腫瘤組織的宏觀僵硬性沒有差異。然而，即使在這些癌癥中，單個癌細胞彈性的分布也更廣泛，導致新的機械狀態(tài)，允許機械穩(wěn)定的腫瘤包含能夠轉移的高度運動細胞。研究人員認為，對于所有實體瘤來說，這可能是正確的，因此所有癌癥患者的92%都是如此。

“我們的研究結果為腫瘤生物學或更準確地說是轉移級聯(lián)提供了重要的新見解。對癌細胞和腫瘤組織力學的新見解表明，癌癥的物理學是理解腫瘤進展的重要因素，“Fuhs解釋說，他補充說，腫瘤中的細胞是否保持完全卡住，如健康組織中的細胞，或者由于癌細胞的軟化而能夠解開，可以決定腫瘤是否轉移。

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