腫瘤周圍膜結(jié)構(gòu)有助于組織癌細(xì)胞擴(kuò)散

時(shí)間：2021/3/31閱讀：1103

為了使癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移，它們必須首先擺脫腫瘤自身的防御。大多數(shù)腫瘤都被包裹在保護(hù)性“基底”膜中，該膜是一種柔軟的薄膜，可在癌細(xì)胞生長和分裂時(shí)將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。在擴(kuò)散到身體的其他部位之前，細(xì)胞必須穿透基底膜，這種物質(zhì)本身對(duì)于科學(xué)家來說很難分辨。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的工程師們對(duì)乳腺癌腫瘤的基底膜進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這種看似細(xì)膩的涂層像保鮮膜一樣堅(jiān)韌，但是卻像氣球一樣具有彈性，能夠膨脹到其原始尺寸的兩倍。研究小組發(fā)現(xiàn)，基底膜隨著膨脹不僅不會(huì)變軟，反而會(huì)變硬。

這種堅(jiān)硬而又富有彈性的特性可能有助于基底膜控制腫瘤的生長方式。膜在擴(kuò)張時(shí)似乎變硬的事實(shí)表明，它們可能至少在一定程度上限制了腫瘤的生長和擴(kuò)散或轉(zhuǎn)移的潛力。

該研究的主要作者, 麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系副教授Ming Guo說：“現(xiàn)在我們可以考慮添加新材料或藥物的方法，以進(jìn)一步增強(qiáng)這種增強(qiáng)作用，并增加膜的韌性以防止癌細(xì)胞突破。”

基底膜不僅包裹癌細(xì)胞，而且包裹健康的組織和器官。該膜是可以作為物理支撐，將組織和器官固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫⒂兄谒茉炱鋷缀涡螤?，同時(shí)還使它們保持分離和*。

Guo的研究小組專門研究細(xì)胞力學(xué)，重點(diǎn)研究癌細(xì)胞的行為以及促使腫瘤轉(zhuǎn)移的過程。研究人員一直在研究這些細(xì)胞在體內(nèi)遷移時(shí)如何與周圍環(huán)境相互作用。

為了測(cè)量膜的性能，科學(xué)家采用了原子力顯微鏡（AFM）微型機(jī)械探針輕輕推動(dòng)膜表面。使表面變形所需的力可以使研究人員了解材料的抵抗力或彈性。但是，由于基底膜非常薄且難以與下面的組織分離，因此從AFM測(cè)量中很難知道除下面的組織以外，膜的阻力來自于什么地方。

相反，研究小組使用了一種類似于吹氣球的簡單技術(shù)來隔離膜并測(cè)量其彈性。他們首先培養(yǎng)了人類乳腺癌細(xì)胞，該細(xì)胞自然分泌蛋白質(zhì)，在稱為腫瘤球體的細(xì)胞群周圍形成膜。他們長出了幾個(gè)大小不同的球體，并在每個(gè)腫瘤中插入了玻璃微針。他們?cè)谑芸貕毫ο孪蚰[瘤注入液體，使膜從細(xì)胞上脫離并像氣球一樣膨脹。

研究人員施加各種恒定壓力使膜膨脹，直到膜達(dá)到穩(wěn)態(tài)或不再膨脹，然后關(guān)閉壓力。當(dāng)他們給每個(gè)球體充氣時(shí)，研究人員觀察到，盡管基膜的充氣和放氣能力表明它通常像氣球一樣具有彈性，但這種行為的更具體細(xì)節(jié)卻有所不同。 “通常，一旦氣球的半徑增加約38％，就無需再用力吹氣了。只要保持壓力，氣球就會(huì)急劇膨脹。”在由線性彈性材料制成的氣球中可以看到這種現(xiàn)象，即“卡扣不穩(wěn)定性”，這意味著它們的固有彈性或剛度不會(huì)隨著變形或膨脹而改變。但是，根據(jù)他們的測(cè)量結(jié)果，研究人員發(fā)現(xiàn)，基底膜在膨脹時(shí)變得更硬，或更具有抵抗力，這表明該材料具有非線性彈性，并且能夠隨著變形而改變其剛度。

該小組計(jì)劃測(cè)量在癌癥發(fā)展的不同階段的膜的特性，以及在健康組織和器官周圍的行為。他們還在探索改變膜的彈性的方法，以查看使其變硬是否可以防止癌細(xì)胞惡化。

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