揭示不同硬度基質(zhì)中轉(zhuǎn)移癌細(xì)胞的新機(jī)械機(jī)制

在轉(zhuǎn)移過程中，癌細(xì)胞積極與新組織的微環(huán)境相互作用。轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞如何對(duì)次生組織中的新環(huán)境做出反應(yīng)是癌癥研究中的一個(gè)關(guān)鍵問題，但仍然難以捉摸。最近，香港科技大學(xué)(科大)的研究人員與他們的國際合作者一起，發(fā)現(xiàn)了不同硬度基質(zhì)中轉(zhuǎn)移癌細(xì)胞的新機(jī)械機(jī)制，這可能有助于開發(fā)轉(zhuǎn)移癌細(xì)胞和癌癥的診斷工具療法。

該研究于2020年9月18日發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》雜志上。

在這項(xiàng)研究中，由科大物理系及生命科學(xué)部助理教授 Hyokeun Park 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)使用聚丙烯酰胺 (PAA) 基質(zhì)模擬從軟腦到骨骼等多種組織的機(jī)械剛度，并測(cè)量Park教授的團(tuán)隊(duì)在香港科技大學(xué)建造了先進(jìn)的成像技術(shù)和最先進(jìn)的磁力鑷子，研究單個(gè)轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞(MDA-MB-231細(xì)胞)對(duì)不同剛度的機(jī)械反應(yīng)。

使用單分子張力傳感器，他們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞會(huì)改變其粘著斑張力以適應(yīng)新環(huán)境，而不管硬度如何，正常乳腺細(xì)胞(MCF-10A細(xì)胞)都會(huì)保持相似的張力。他們還使用磁力鑷子測(cè)量了單個(gè)轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞的粘彈性，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞在較硬的基底上變得更有彈性，而正常細(xì)胞的粘彈性保持相似。

這些結(jié)果表明，轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞具有更強(qiáng)的適應(yīng)不同組織機(jī)械環(huán)境的能力。

“轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞如何從軟組織到硬組織界面(如大腦到骨骼)遷移和增殖不同硬度的次生組織，是癌癥研究中的一個(gè)關(guān)鍵問題，”Park 教授說。“我們的工作解決了轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞如何增殖硬度從 1kPa(類似于大腦)到 50GPa(類似于骨骼)的不同硬度的基質(zhì)，我們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞會(huì)根據(jù)物理環(huán)境改變其粘彈性，以適應(yīng)新的物理環(huán)境“并在新環(huán)境中生存。這是癌癥物理學(xué)和機(jī)械生物學(xué)領(lǐng)域的重大成就之一。這些發(fā)現(xiàn)將有助于開發(fā)轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞的診斷工具，并最終有助于癌癥的治療。”

這項(xiàng)工作是與萊斯大學(xué)的 Ching-Hwa Kiang 教授、深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的 Jun Chu 教授和香港科技大學(xué)物理系的 Ophelia Tsui 教授合作完成的。

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