癌症為了擴散，惡性細胞必須從腫瘤和通過圍繞它的細胞外基質或 ECM 網上脫離。為了穿過該網中的孔，這些癌細胞必須伸長成魚雷形狀。 來自賓夕法尼亞大學和 Wistar 研究所的研究人員現在發現，在這些細胞和 ECM 之間施加的物理力足以驅動這種形狀變化。這些力彙聚在允許癌細胞擴散的最佳剛度。

        這些發現發表在美國國家科學院院刊上，表明靶向 ECM 硬度的藥物可能被用於預防轉移。 關於癌細胞與其環境之間的物理反饋機製的研究是理解這種動力學的更大的一部分，該研究位於物理科學腫瘤中心和由 Shenoy 共同指導的新的工程機械生物學中心。

        Shenoy 及其同事發表了詳細的研究結果，詳細描述了癌細胞和周圍 ECM 的反饋機製。在那裏，他們表明這種機製如何使 ECM 中發現的膠原纖維硬化和對齊。新工作著眼細胞如何從圓形切換到細長形。

        “我們所展示的是機械因素本身可以導致癌細胞表型的變化，”Shenoy 說：“這是第一次定量分析癌細胞從腫瘤侵入時的形狀”。

        Penn 研究人員假設，這種相互作用的關鍵因素是在 ECM 的剛度中找到一個 “最佳點”。

        “腫瘤中的細胞是粘的，”Shenoy 說：“沒有 ECM 的膠原纖維拉動這些細胞，不能破壞細胞 - 細胞粘附。但是，如果 ECM 太僵硬，基質中的孔變得太窄，細胞不能逃脫”。

        Penn 團隊在計算機模擬中模擬了這些交互作用後，Wistar 的 Weeraratna 實驗室進行了匹配實驗，看看結果是否有效。

        “我們使用嵌入膠原基質中的黑色素瘤球體作為 3-D 模型，體外模擬當腫瘤細胞離開原發性腫瘤侵入其他組織時體內發生的情況，”Weeraratna 說：“我們的觀察完全匹配和補充了計算機模型。這項研究從機械生物學的角度重申了腫瘤微環境在協調癌細胞的命運和預後，治療的關鍵作用”。 癌症機械生物學的見解可以為未來的診斷和潛在的治療提供信息。