Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Раковые клетки принимают неизвестное до сих пор состояние, чтобы облегчить метастазирование

Раковые клетки принимают неизвестное до сих пор состояние, чтобы облегчить метастазирование
Раковые клетки принимают неизвестное до сих пор состояние, чтобы облегчить метастазирование

Древние египтяне, как описано в папирусе Эберса, уже знали, что пальпация — ощупывание затвердевших уплотнений — может помочь диагностировать рак молочной железы. Пальпация по-прежнему является важным элементом раннего скрининга рака молочной железы. С другой стороны, измерения отдельных раковых клеток показывают, что они мягче, чем здоровые эпителиальные клетки, из которых они происходят, что, вероятно, делает их более способными к метастазированию в плотные ткани человека. Международный совместный проект, возглавляемый отделом физики мягких веществ Лейпцигского университета, разобрался в этом очевидном парадоксе и опубликовал свои выводы в журнале Nature Physics.

Чтобы расти в здоровой ткани, опухоль должна вытеснить окружающую ткань. Для этого он должен создавать механически стабильное сопротивление, чтобы получить пространство. С другой стороны, высокая степень деформируемости отдельных раковых клеток выгодна для вторжения в другие ткани. Эти противоречивые требования удовлетворяются в злокачественных опухолях, поскольку раковые клетки становятся механически более гетерогенными и мягкими, принимая ранее неизвестное новое материальное состояние, которое сочетает в себе преимущества твердых и жидких тел.

Физик доктор Томас Фус из отдела физики мягких тканей Лейпцигского университета, который был ведущим автором исследования, объясняет: «Образцы пациентов с опухолью молочной железы и шейки матки демонстрируют более широкий спектр механических свойств, что подталкивает раковые клетки к более мягким клеткам, даже хотя вся опухоль остается сплошной массой».

С помощью компьютерного моделирования исследователи обнаружили в скоплениях раковых клеток небольшие островки жестких неподвижных клеток, окруженных множеством подвижных мягких клеток. Мягкие клетки могут двигаться свободно, почти как жидкость, а жесткие клетки блокируют движение друг друга, забивая друг друга, как кофейные зерна в воронке. Скопления раковых клеток в опухоли образуют новое материальное состояние, в котором достаточно лишь нескольких твердых островков твердых клеток в жидкой среде мягких клеток, чтобы ткань вел себя как механически стабильное твердое тело, а не как жидкость, несмотря на то, что большинство подвижных, мягких раковых клеток. Островки твердых клеток соединены мостиками механических напряжений мягких клеток. Это состояние стабилизирует ткань в достаточной степени, чтобы обеспечить рост опухоли, в то же время предоставляя достаточно места для мягких,

«Парадокс, заключающийся в том, что в опухолях молочной железы клетки, которые становятся более мягкими, на самом деле образуют структуру, более твердую, чем исходная ткань, является лишь кажущимся противоречием. Этот эффект еще больше усиливается, потому что здесь в основном очень мягкие жировые клетки здоровой груди сравниваются с клетками. которые мягче, чем здоровые эпителиальные клетки, но все же значительно тверже, чем жировые клетки», — объясняет профессор Йозеф Альфонс Кяс из Лейпцигского университета.

При других карциномах, таких как карциномы шейки матки, нет разницы в макроскопической жесткости здоровой и опухолевой ткани. Тем не менее, даже в этих карциномах существует более широкое распределение эластичности отдельных раковых клеток, что приводит к новому механическому состоянию, которое позволяет механически стабильной опухоли содержать большое количество подвижных клеток, способных к метастазированию. Исследователи предполагают, что это, вероятно, верно для всех солидных опухолей и, следовательно, для 92% всех больных раком .

«Результаты нашего исследования дают существенное новое представление о биологии опухоли или, точнее, о метастатическом каскаде. Новое понимание механики раковых клеток и опухолевой ткани демонстрирует, что физика рака является важным элементом в понимании прогрессии опухоли», — объясняет Fuhs, который добавляет, что то, остаются ли клетки в опухоли полностью заблокированными, как в здоровой ткани, или способны расцепиться из-за размягчения раковых клеток, может иметь решающее значение для метастазирования опухоли.

В тренде