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是什么让癌细胞扩散?

为什么有些癌细胞能脱离肿瘤并扩散到远端身体部位?最近,来自美国密歇根大学的一组肿瘤学家和工程师合作,帮助我们解开这个重要的问题。


当癌症扩散或转移时,它是致命的。不是所有的细胞都具有通过身体的相同能力,但研究人员还不明白其中的原因。


五月十八日发表于《Scientific Reports》的一项研究中,研究人员描述了一种新的装置,能够根据细胞移动的能力来分选它们。然后,研究人员分选出高度移动的细胞,并开始在分子水平上分析它们。


本文共同第一作者、密歇根大学医学院科学家培养计划的博士生Steven G. Allen指出:“之前,人们已经使用微流控设备来观察细胞的运动,但故事一般就这样结束了。我们开发出一种装置,可分离移动的细胞,并使我们能够确定这些高度移动的细胞的基因表达(相比较不太移动的细胞)。通过研究活细胞中的这些差异,我们希望知道,是什么使一些癌细胞能够扩散到身体的其他部位。”


高度移动的细胞被认为是更具攻击性的细胞,可造成转移。通过了解这些细胞如何扩散,研究人员认为他们可以制定防止癌症转移的靶向治疗方案。


本文共同第一作者、密歇根大学工程学院电气工程和计算机科学博士后Yu-Chih Chen说:“采用先进的微加工技术,我们可以构建相当于细胞大小的微结构。然后,我们可以在芯片上以单细胞的分辨率操纵活细胞。使用这种技术,我们可以研究单个癌细胞之间的差异,而传统的方法只能研究细胞的集体平均行为。”


单个癌细胞之间的差异,是“癌症如何演化出对目前治疗耐受或复发”的一个重要方面。


本文共同资深作者、密歇根大学综合癌症中心乳腺肿瘤研究项目主任Sofia D. Merajver 博士称:“原发肿瘤并不会杀死患者。是转移肿瘤夺去了患者的生命。了解哪些细胞有可能转移,可以帮助我们为患者直接提供更有针对性治疗方案。”


研究人员相信,这种设备可以帮助医生了解每位患者的癌症。是患者肿瘤中的哪些细胞真正造成了破坏?是大量的侵袭性细胞吗?还是那些用治疗可靶定的单个细胞上的特定标记或变体?


本文共同资深作者、密歇根大学工程学院Lurie纳米制造设施主任、电气工程恶化计算机科学教授Euisik Yoon博士指出:“这项工作通过将工程学和生物学知识相结合,演示了研究癌细胞转移的一种巧妙的方法。”


Yoon补充说:“在过去的几十年里,工程师们开发出具有更好分辨率、高灵敏度、选择性和更高吞吐量的生物学工具。然而,没有引人叹服的应用程序,这些工程学工具有什么实际意义。我们实验室的目标是开发某种工具,可以广泛用于生物群落,最终影响患者的临床护理。”


在这项工作中,研究人员在各种类型的癌细胞系中进行了广泛研究。这种新的设备被设计来追踪细胞如何移动,通过它们的运动分选单个细胞。它有一系列瓶颈,模仿癌细胞通常经过的淋巴系统。不同于其他类似的设备,在这种项研究中,捕获和分选细胞可以收获活细胞用于进一步的研究和分析。


在使用侵袭性转移性乳腺癌细胞的一项测试当中,研究人员能够根据细胞的运动分选它们,收集分选的细胞,并让它们再次通过设备。在反复试验中,细胞保持相同的高度流动特点。研究人员显微镜下观察还发现,更多的移动细胞具有转移细胞的形貌和特征,并表达明显更高水平的转移性癌相关标志物。


Merajver解释说:“了解导致一些癌细胞离开原发肿瘤并转移的具体差异,对于开发和测试抗肿瘤转移策略,是很有好处的。”当然,在该装置开始影响临床护理之前,还需要进一步的测试和验证。



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