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吳明明領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊PNAS發(fā)文:癌細(xì)胞為何要與環(huán)境交流

日期:2016-11-28 09:14:40

 動物細(xì)胞與其周圍細(xì)胞外基質(zhì)之間的相互作用,對細(xì)胞功能,包括細(xì)胞生長和遷移有重要的影響,但是關(guān)于這些方面的調(diào)控機(jī)制,科學(xué)家們了解的還非常少。

 

由康奈爾大學(xué)生物工程師和賓州大學(xué)研究人員組成的多學(xué)科研究小組研發(fā)了一種檢測細(xì)胞力的新技術(shù),并利用這一技術(shù)分析了一個乳腺癌細(xì)胞與其纖維環(huán)境之間的相互作用,這對于多個研究方向具有重要,比如免疫學(xué)與癌癥生物學(xué),也能幫助科學(xué)家們設(shè)計出更好的組織工程生物支架。

 

這一研究成果公布在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)雜志上,領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是康奈爾大學(xué)的吳明明(Mingming Wu,音譯)教授,作為一位生物工程師,多年前,她的實驗室開發(fā)出一種瓊脂糖凝膠微流體設(shè)備,解析了正常想和腫瘤細(xì)胞的新遷移機(jī)制。

 

在這篇文章中,研究組設(shè)計了一種3D牽引力顯微鏡(traction-force microscopy),檢測膠原基質(zhì)中分散的熒光標(biāo)記珠,研究人員將這些微珠放在乳腺癌細(xì)胞基質(zhì)中,賓州大學(xué)的Vivek Shenoy研究組就此計算出細(xì)胞牽引力。

 

“細(xì)胞基質(zhì)就像是一根繩子,細(xì)胞為了能移動,就必須在這根繩子上使力,”吳教授說,“就癌癥轉(zhuǎn)移來說,如果細(xì)胞不遷移,那么就會是一個良性腫瘤,一般不危及生命。”一旦癌細(xì)胞開始遷移,就有可能會出現(xiàn)嚴(yán)重問題,給身體帶來多方面影響。

 

這項研究指出,這種細(xì)胞與基質(zhì)之間的交流也許是靶向癌癥治療的一個新方法,“我相信每一次的技術(shù)進(jìn)步都將促進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn),”她說。

 

細(xì)胞遷移是個復(fù)雜的過程,意味著細(xì)胞擺脫束縛,在生物體內(nèi)移動,并侵入新的組織。然而,癌細(xì)胞遷移的研究,還面臨著獨特的挑戰(zhàn)。腫瘤是個異質(zhì)性的群體,只有一小部分細(xì)胞能夠獲得遷移的特性,并移動到新的組織。根據(jù)微環(huán)境的不同,轉(zhuǎn)移細(xì)胞表現(xiàn)出善變的遷移模式。

 

研究人員在研究遷移時,面臨著艱難的選擇。一方面,他們需要簡化的體外系統(tǒng),來檢驗特定的假說和解析運動的機(jī)制。另一方面,他們又想要在組織和活體的背景下研究這些機(jī)制。這種矛盾促使越來越多的研究人員開始求助于三維(3D)模型和活體成像技術(shù)。

 

荷蘭內(nèi)梅亨分子科學(xué)研究所的Peter Friedl認(rèn)為,過去十年3D模型的開發(fā)對于細(xì)胞遷移的研究是至關(guān)重要的。這些復(fù)雜的模型讓研究人員能夠控制支架的孔徑和硬度等因素,這些對細(xì)胞運動可能很重要。最近,Yamada的研究小組就在正常和腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一種全新的遷移機(jī)制,其中細(xì)胞利用類似活塞的核向前運動。

 

過去十年,細(xì)胞遷移的研究已經(jīng)從基本機(jī)理轉(zhuǎn)移到疾病病理。之前,依靠透明的動物,比如線蟲、斑馬魚,人們已經(jīng)獲得了細(xì)胞在體內(nèi)遷移的基本見解。如今,人們開始高難度的挑戰(zhàn),以哺乳動物作為研究目標(biāo)。當(dāng)然,這很困難。小鼠組織是不透明的,可見光只能穿透100微米,而且生成一定數(shù)量的小鼠模型很昂貴,也很耗時。

 

盡管如此,越來越多的研究人員還是采用活體成像技術(shù)來研究小鼠中的細(xì)胞遷移。這種技術(shù)依賴轉(zhuǎn)基因小鼠以及顯示腫瘤細(xì)胞的熒光報告分子,之后再利用顯微鏡來追蹤。

 

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