Cell Rep：癌细胞或具有深入渗透到其所处环境中的非凡能力

来源：100医药网原创 2023-04-28 13:42

来自华盛顿大学等机构的科学家们通过研究表示，就好像安徒生童话中的公主一样，癌细胞也能感应到它们正常游走的顶层胶原蛋白层下面的一层细胞，而正常细胞则无法感应到。

在1835年安徒生的童话《豌豆公主》中，故事中的姑娘是一位真正的公主，因为压在二十床垫子和二十床鸭绒被下面的一粒豌豆她还能感觉出来；近日，一篇发表在国际杂志Cell Reports上题为 Reciprocal intra- and extra-cellular polarity enables deep mechanosensing through layered matrices 的研究报告中，来自华盛顿大学等机构的科学家们通过研究表示，就好像安徒生童话中的公主一样，癌细胞也能感应到它们正常游走的顶层胶原蛋白层下面的一层细胞，而正常细胞则无法感应到。

研究者表示，我们发现，癌细胞或许具有所谓的 深度机械感应 机制（depth mechanosensing），或者具有能感知其直接细胞外基质下层遥远环境特性的能力，这或许就意味着，远离细胞的细胞外基质的机械特性或能调节细胞的迁移能力。研究者Pathak及其同事长期以来一直研究细胞迁移的方式，从而确定癌变的肿瘤如何入侵组织，伤口如何愈合以及器官和组织是如何发展的；此前研究结果表明，由于较高的力和牵引力的作用，细胞在较硬的环境中要比在较软的环境中移动地更快。

这项研究中，研究人员开发出了两种水凝胶（一种硬的，一种软的），并在上面添加了一层基于胶原蛋白的细胞外机制，随后他们使用多种技术（包括原子力显微镜、高分辨率成像技术和细胞迁移动力学分析等）来监测人类乳腺正常上皮细胞和三阴性细胞在这种表面上的行为特征。正常的细胞在形状或尺寸上并没有什么变化，在胶原蛋白层上可以缓慢移动，而在较硬的底层凝胶上的癌细胞会拉长并延伸出更稳定的突起，这或许有助于其跨越基质层进行交流，且迁移速度更快，并由于具有一定的深度机械感应能力而对胶原纤维产生更大的拉扯。

癌细胞或具有深入渗透到其所处环境中的非凡能力。

图片来源：Cell Reports (2023). DOI:10.1016/j.celrep.2023.112362

研究者Pathak说道，细胞能深度感知其所处的环境，其极性能根据细胞告知它的内容在细胞外基质中安装另一种极性特征，这些行为表明，癌细胞的形状或许受到了底层凝胶的硬度的影响，而正常的细胞仅会对直接的、软的胶原凝胶产生反应，这或许就是科学家们此前并不知道的事情。细胞的极性也有助于产生细胞在特定方向移动中力量，但它们还需要拉动胶原纤维的能力，并改变环境，因为其对于迁移或许更加友好一些。

研究者Walter说道，我们能够通过切割胶原蛋白自身或对其进行交联的方式来摆脱其感知远处基质的能力，并能消除基质给予细胞所带来的反馈，如果你失去了任何一种机制，这种反馈就会停止，因此其就必须拥有两种机制。研究者认为，这种来自表面的反馈对于细胞非常重要，为此他们开发了一种计算模型来讲细胞的极化力量与胶原蛋白重塑进行整合，从而解释在实验中所观察到的深入感知现象。研究者的模型显示，如果在细胞和基质之间没有这种反馈，那么深度感知或许会在短时间内发生，但并不会持续，而这就是为何癌细胞擅长于此的原因，因为其能招募基质进行迁移和深度感知。

综上，本文研究结果表明，通过基于格子的能量最小化模型进行研究，研究人员提出了一种特殊的细胞迁移基质，即极化的细胞突起和收缩性能通过机械细胞外极性来进行回应，最终形成细胞类型依赖性的通过基质层的机械感应能力。（100yiyao.com）

原始出处：

Christopher Walter，Jairaj Mathur，Amit Pathak, et al. , Cell Reports (2023). DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112362

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