细胞刚度可能表明肿瘤是否会入侵



工程师在bt365手机和其他地方的跟踪个体细胞的进化初始良性肿瘤内,示出的那些细胞的物理性能如何驱动肿瘤成为侵袭性或转移性的。

该小组进行了实验与在实验室中开发出了人类乳腺癌肿瘤。作为肿瘤生长并在一段约两周的积累更多的细胞中,研究人员观察到细胞在肿瘤的内部小而硬的,而在周边上的细胞是柔软和更肿。这些软,外围细胞更容易伸展超出瘤体,形成“微创技巧”,最终打破了在其他地方蔓延。

肿瘤的侵袭取决于其水含量和其外观的刚度。顶行中,肿瘤朝向的侵入轮廓正常进行。如果水被拉出相同的肿瘤(中间行)的,这是侵入性较小时相比,所述肿瘤与水(底行)并入到,使它迅速破灭并侵入周围的组织。图片:余隆汉

研究人员发现,因为它们含有更多的水比在中心的细胞在肿瘤的边缘是柔和。在肿瘤的中心的细胞是由按向内其它小区所包围,挤压水从内部小区并进入这些细胞在外围,通过它们之间的纳米尺寸的通道称为间隙连接。

“你能想到像海绵一样的肿瘤,”明国,在bt365手机机械工程助理教授说。 “当他们长大,他们建立了肿瘤内部压应力,并且将从核心挤压出来的水在外面的细胞,它会随着时间的推移慢慢地膨胀,变软,以及 - 因此他们更能够侵入“。

当团队治疗的肿瘤打水了周边小区的,细胞变得更加强硬,不太可能形成侵入性的提示。相反地​​,当它们淹没了肿瘤用稀释溶液,以相同的圆周细胞肿胀,并迅速形成侵入周围环境长,枝状提示。

以上,早期阶段的肿瘤被示出。研究人员礼貌。

以上,一个晚期肿瘤被示出。研究人员礼貌。

结果,该小组今天报道在杂志 物理性质,指向用于癌症治疗的新路由,集中在改变癌细胞的物理性质以延迟或甚至阻止肿瘤扩散。

郭的共同作者包括第一作者,bt365手机博士后余隆汉,与国强许,陈子辰合谷,太阳加味,玉坤浩,staish库马尔·古普塔益胃里,和文汇堂一起,从bt365手机;阿德里安pegoraro和哈佛大学约翰的元元。工程和应用科学的保尔森学校;科学中国社科院的李慧;李开复,华康,并在北京首都医科​​大学梁鸿10克;和哈佛吨的杰弗里fredberg。 H。在波士顿公共健康的禅宗。

细胞镊子

科学家认为,从主肿瘤转移癌细胞能够,因为他们更柔软,更柔韧自然的一部分这样做,使细胞通过人体的血管labrynthine挤压并从最初的肿瘤增殖远。过去的实验显示,在个体癌细胞这种软,迁徙的性质,但郭敬明的团队是第一个探索一个整体,发展中肿瘤细胞刚度的作用。

“人都看着单细胞很长一段时间,但生物是多细胞的三维系统,”郭说。 “每个小区是一个物理积木,和我们感兴趣的每个单电池是如何调节其自身的物理性质,作为细胞发展成如肿瘤或器官的组织。”

研究人员使用了最近开发的技术成长的3D健康人上皮细胞,并将其转化为在实验室中人类乳腺癌肿瘤。在未来一周,研究人员看着细胞倍增,并合并成一个良性原发肿瘤是由几百个独立的单元。几次整个星期,研究人员注入越来越多的塑料颗粒的细胞。

他们然后探测每个独立的单元的刚度与光学镊子,其中研究人员在小区引导高度聚焦的激光束的技术。在此情况下,队培养了激光在每个单元内的塑料粒子,钉扎粒子到位,然后施加轻微的脉冲在一个试图在细胞内运动颗粒,很像使用镊子拾取一个鸡蛋从掏出周围的蛋黄。

郭说,其研究人员可以移动的颗粒度给他们的想法为周边小区的刚度:越耐颗粒是被移动时,较硬的小区必须是。以这种方式,研究人员发现,在单个良性肿瘤内的数百个细胞的表现出刚性的梯度以及大小。内部细胞更小的,更硬,并且进一步将细胞从芯,较软的和较大他们成为。它们也变得更容易从球形原发肿瘤和形式的分支,或侵入性提示伸出。

看是否改变细胞的水分含量会影响他们的入侵行为,该团队的补充低分子量聚合物到肿瘤解决水从细胞抽出,并发现这些细胞萎缩,变得更加僵硬,不太可能迁移远离肿瘤 - 即延迟转移的量度。当它们加入水以稀释溶液肿瘤的细胞,特别是在边缘处,溶胀,成为更柔软,和更迅速地形成侵入性的提示。

作为最后的测试中,研究人员获得的病人的乳腺癌肿瘤样品和肿瘤样品内测量每个细胞的大小。他们观察到类似于他们在他们的实验室衍生肿瘤中发现的梯度:细胞在肿瘤中的核心较靠近外周小。

“我们发现这不只是发生在一个模型系统 - 它是真实的,”郭说。 “这意味着我们也许能够开发一些治疗基于实物图片,对靶细胞的刚度和尺寸,看看是否有帮助。如果你做出更严厉的细胞,他们不太可能迁移,并可能延缓入侵“。

也许有一天,他说,医生也许能看到一个肿瘤,并根据大小和细胞的刚度,从内到外,能够有信心肿瘤是否转移还是不说了。

“如果有一个既定的大小或硬度梯度,就可以知道这会带来麻烦,”郭说。 “如果没有梯度,你也许可以有把握地说这很好。”

这项研究得到了支持,部分由美国国家癌症研究所。