如此狡猾！招恨的癌細胞究竟是如何侵入不同類型的組織器官的？
癌細胞，是我們所熟知最狡猾的細胞之一，不僅會利用偽裝隱藏起來，躲避免疫細胞的偵查與追擊，還有強大的侵襲能力，破壞正常器官組織的運轉，導致轉移癌的出現，那么，癌細胞究竟是如何侵入不同類型的組織器官的呢？
要知道，細胞形態由其功能所決定，也分布在人體的不同器官中，比如，神經細胞會有長長的分支突起，用于與其他神經元細胞進行交流，而上皮細胞的立方體形狀允許它們能夠平鋪器官表面，這些不同類型的細胞在正常發育和維持健康的生理（傷口愈合等）過程中，會通過形變與移動來執行特定的遷移程序，而在有腫瘤的情況下，癌細胞究竟是如何利用遷移程序來誘發人體的癌轉移的？
近日，關于這一問題有了新的研究發現，美國俄勒岡州立大學的研究團隊在期刊《Scientific Reports》上發表了題為“Morphodynamics facilitate cancer cells to navigate 3D extracellularmatrix”的文章，該項研究通過在細胞外基質（ECM）中觀察乳腺癌細胞的形態動力學，發現癌細胞運動呈現一種隨機過程，在穿越兩種不同微結構的基質界面時，它們會通過ECM力學以及相應的信號調節表現出豐富的形態動力學，這也是癌細胞能夠入侵其他組織的原因之一。
在此次研究中，研究團隊使用I型膠原細胞外基質和一種常用醫學研究的高侵襲性乳腺癌細胞系DMA-MB-23作為研究對象，通過調整膠原蛋白濃度、排列和溫度來系統改變 ECM 的物理特性，模擬不同的細胞形態，并使用計算機視覺人工智能來跟蹤ECM中癌細胞的遷移程序。
研究者們發現，3D遷移癌細胞展現出了快速波動形狀，其細胞形態表現為幾何空間的隨機游動 。在此基礎之上，研究人員開展了中尺度細胞形態動力學研究，并將四種形態學表型納入研究范圍之內，包括肌動蛋白富集前緣（AE）和小氣泡（BB）兩種變形蟲樣形態，以及絲狀偽足（FP）和片狀偽足（LA）兩種間充質形態。研究結果顯示乳腺癌細胞會自發地在四種不同的形態表型之間進行轉換，比如，它們會通過中間狀態從BB細胞模式直接切換到LA模式。
為了了解細胞形態表型轉變的潛在機制，研究人員檢查了Rho/ROCK 信號對癌細胞的影響。Rho/ROCK信號是決定細胞機械狀態的主要調節器，是控制細胞形態發生變化和遷移的關鍵一環。結果顯示，Rho/ROCK信號的擾動并不支持特定的形變與遷移模式，而是改變了遷移模式的轉換率。特別是下調Rho信號后，會通過 AE 到 LA 狀態的轉換來展現整體從變形蟲形態到間充質形態的轉變。另一方面，Rho 的激活導致強烈波動的形態動力學，豐富了BB細胞，而上調和下調 Rho/ROCK 信號傳導結果的不可逆性則展現了控制 3D 癌細胞運動的復雜表型景觀。
研究人員又從溫度、密度與排列等角度入手對ECM的物理特性進行改變，進一步了解癌細胞的形變與遷移，結果表明，ECM微觀結構的變化調節了癌細胞形態表型的概率、停留時間和轉變率。針對這一發現，該研究通訊作者表示，許多針對細胞特定移動方式的癌癥療法可能無法阻止腫瘤轉移，這在很大程度上是因為細胞轉向了另一種可用的遷移程序，而此次的發現，將使我們能夠更好地預測通過ECM物理特性操縱細胞遷移模式的結果，從而阻斷癌細胞的擴散與侵襲。
總而言之，科學家們在此次研究中展示了癌細胞在接近和穿過這些基質界面時逐漸發生的形狀和運動程序的改變。研究人員表示，“細胞形態變化的方式是決定其侵襲潛力的關鍵因素，這在很大程度上尚未得到充分研究。不過，遷移癌細胞的形態動力學正在成為檢查細胞內部狀態和微環境的有力工具，未來的研究需要將形態動力學解碼為豐富且易于理解的細胞肢體語言，并將其作為一種腫瘤環境下影響控制細胞運動的手段，幫助治療轉移癌。”
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此文關鍵字：癌細胞
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