新發現，一條乳腺癌細胞的秘密侵襲途徑

斯坦福大學的科學家們發現了一種新的物理機制，乳腺癌細胞利用這種機制爆發并變得具有侵襲性。他們觀察到，除了現有的降解基底膜的化學方法外，癌細胞還會集體變形并撕裂基底膜屏障。

他們的研究結果發表在《Nature Materials》雜志上，題為“細胞體積擴張和局部收縮性驅動乳腺癌基底膜的集體侵襲”。

科學家們寫道:“當癌細胞通過基底膜(BM)侵入乳腺癌時，乳腺癌就變得具有侵襲性。基底膜是一種納米多孔基質層，它在物理上將原發腫瘤與基質分開。由于蛋白酶介導的降解或通過侵入性突起介導的力介導的孔擴大，單細胞可以通過納米多孔三維基質侵入。然而，在乳腺癌進展過程中，多個細胞是如何通過生理基底膜共同侵入的，目前尚不清楚。在這里，我們建立了一個三維體外模型，在乳腺癌期間BM集體侵襲。我們發現細胞同時利用蛋白酶和力——但不是侵入性的——來破壞基底膜。”

斯坦福大學機械工程和生物工程副教授Ovijit Chaudhuri博士說:“當研究這種入侵過程時，重點通常放在單細胞上。但我們所知道的是，這種入侵實際上是集體性的，涉及細胞群共同努力穿透基底膜。我們的工作已經闡明了細胞如何共同作用以突破基底膜，推進了我們對癌癥進展中這一關鍵轉變的基本理解。”

先前的研究表明，單個癌細胞可以產生一種叫做蛋白酶的酶，這種酶可以分解一些基底膜，但是抑制蛋白酶的治療并不能阻止癌細胞的破壞。研究小組開發了一種新的模型，可以從三維角度研究乳腺癌和基底膜，以確定是否有其他機制在起作用。

“我們真正關注的是其中涉及的機械力，這是一個不同的視角，”Julie Chang說，她是喬杜里實驗室的博士生，也是該論文的主要作者之一。“目前的模式是細胞使用化學物質通過基膜降解，但我們表明，物理方面也同樣重要。”

科學家們設計了一種3D水凝膠，它模擬了乳腺組織的特性和培養的細胞結構，稱為腺泡細胞，它表現出乳腺導管的特征，并被自己的基膜包圍。他們用熒光標記標記基底膜，這樣他們就可以看到和測量癌細胞與基底膜相互作用時的任何變形。他們所看到的讓他們吃驚。

被困在腺泡內的癌細胞一起膨脹，導致基底膜像氣球一樣伸展。這一拉伸過程使基底膜變薄和變弱，從而使靠近基底膜的癌細胞施加額外的力打開孔并逃逸。

科學家們確定，他們的3D模型的關鍵發現與浸潤性乳腺癌患者的情況一致。他們還咨詢了賓夕法尼亞大學的同事，后者能夠通過計算模型驗證他們的結果，證實所涉及的物理力在理論上可以使細胞突破基底膜。

科學家們正在研究一旦癌細胞突破基底膜，它們是如何與周圍的乳腺組織發生物理相互作用的，并深入了解基底膜本身。

Chaudhuri說:“這種全球體積擴張機制代表了對乳腺腫瘤如何變得具有侵襲性的新見解，它源于3D培養模型的發展，使我們能夠可視化侵襲過程。它強調了細胞群共同作用時產生的緊急行為，這些行為使癌癥得以入侵。”

本網站所有轉載文章系出于傳遞更多信息之目的，轉載內容不代表本站立場。不希望被轉載的媒體或個人可與我們聯系，我們將立即進行刪除處理。