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中級(jí)會(huì)員 | 第14年

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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:1106
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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)奈恢谩T跀U(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谒茉炱鋷缀涡螤睿瑫r(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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