Clues om, hvordan celler bliver kræft, afsløres i et nyt katalog over deres fysiske og kemiske egenskaber. Kataloget viser blandt andet hvordan maligne celler, der går ud af tumorer og invaderer andre organer, er nimbler og mere aggressive end ikke-maligne. De er i stand til at passere lettere gennem små rum, og de udøver en større kraft på deres miljø.

For at kompilere kataloget gik 100 forskere fra 20 forskellige centre over USA sammen for at undersøge den fysik og kemi, der udvikler kræftceller, en proces, der er noget uklar i et fysisk videnskabeligt perspektiv.

Forskerne, der tilhører Fysikvidenskabelige-Oncology Centers (PS-OC) sponsoreret af National Cancer Institute, håber, at deres katalog vil hjælpe den tidligere opdagelse af kræftceller og til og med bidrage til at forebygge eller behandle metastatisk kræft, det er kræft, som Har spredt og startet nye tumorsteder i andre dele af kroppen, og som er ansvarlig for langt størstedelen af ​​alle kræftdødsfald.

I et papir udgivet online den 26. april i tidsskriftet Videnskabelige rapporter Beskriver de, hvordan de udførte en systematisk molekylær og biofysisk sammenligning mellem to cellelinjer, en af ​​metastaserede brystcancerceller og den anden af ​​ikke-maligne brystceller og opregnede store forskelle, der giver ny indsigt i, hvordan celler ændrer sig fra at være ikke- Malign til metastatisk.

Robert Austin, professor i fysik og leder af Princeton University PS-OC i New Jersey, siger i en erklæring:

"Ved at samle forskellige former for eksperimentel ekspertise til systematisk at sammenligne metastatisk og ikke-metastatisk celler, har vi avanceret vores viden om, hvordan metastase forekommer."

Metastasiske celler er væsentligt "jailbreakers"

For eksempel fandt de, at de to slags celler viste forskelle i mekaniske egenskaber, hvordan de holder sig til overflader, hvordan de migrerer, reagerer på ilt og producerer protein.

Austin og teamet i Princeton PS-OC opdagede, at selvom de rejser langsommere end ikke-maligne celler, Metastatiske celler rejser videre og går i en ret linje .

De skabte et miljø fremstillet af silicium, der simulerer vævsstrukturen inde i kroppen og observerede, hvad der skete, da cellerne gik gennem små celle-størrelse kamre og kanaler ætset i siliconen.

Austin siger Metastatiske celler "er i det væsentlige jailbreakers", fordi de kan bryde gennem den ekstracellulære matrix , Den hårde membranvæg, som kroppen skaber i et forsøg på at forsegle tumoren væk fra sundt væv.

Princetons fysikere og ingeniører har ekspertise inden for mikrofabrikationsteknologi, som bruges til at lave integrerede kredsløb og solceller. De opfordrede denne ekspertise til at gøre de små siliciumkamre brugt i undersøgelsen.

Princeton PS-OC omfatter også hold fra Johns Hopkins University School of Medicine, Salk Institute for Biological Studies og University of California-Santa Cruz.

Metastatisk celler er mere modstandsdygtige over for lavt iltstof og gør proteiner, der gør dem mere mobile

I deres papir beskriver forskerne også, hvordan de fandt Metastaserede celler genvinder hurtigere fra stressen i et miljø med lavt iltindhold End ikke-maligne celler, der bekræfter resultaterne af tidligere undersøgelser.

Mange metastatiske celler fortabes, når iltforsyningen er lav, men de, der overlever, genvinder med stor kraft, hvilket bekræfter synspunktet om, at de enkelte celler spiller en vigtig rolle i spredningen af ​​kræft.

Princeton PS-OC opdagede også Maligne celler gør proteiner, der gør dem mere mobile Og i stand til at invadere den ekstracellulære matrix og undslippe tumoren. De opdagede dette ved at sammenligne den samlede proteinproduktion med den, der blev produceret i metastasiske celler.

Måling af, hvordan celler trykker på omgivende celler til ekspression af gener og proteiner

På tværs af alle PS-OC-netværket bruger forskerne de samme to brystepithelialcellelinjer: ikke-tumorigent MCF-10A og metastatisk MDA-MB-231, almindeligt anvendte modeller for kræftmetastase. De bruger også de samme reagenser og protokoller, så resultaterne kan sammenlignes.

Deres laboratoriemetoder varierede fra at tage fysiske foranstaltninger til, hvordan cellerne skubber på omgivende celler for at måle deres gen- og proteinudtryk.

Nastaran Zahir Kuhn, programleder for PS-OC ved National Cancer Institute, siger i en erklæring:

"Omkring 20 teknikker blev brugt til at studere cellelinierne, hvilket muliggør identifikation af et antal unikke relationer mellem observationer."

Metastatisk celler er mere bløde og udøve mere kraft på deres omgivelser

For eksempel viste forskerne ved hjælp af en teknik kaldet atomkraftmikroskopi, at metastatiske celler synes at være blødere end ikke-maligne celler, mens en anden tilgang, der kaldes trækkraftmikroskopi, tyder på, at de udøver mere kraft på deres omgivelser.

Disse to egenskaber giver vigtige spor om, hvordan metastatiske celler undslipper deres indbyggede tumorfængsel. Disse kan hjælpe dem til at holde fast ved, migrere på og ombygge den hårde ekstracellulære matrix, som kroppen har omgivet tumoren med. Men samtidig, at være blødere, kan metastatiske celler også presse gennem de små rum i membranen.

Kuhn siger, at målet med det landsdækkende PS-OC-program er at samle ekspertisen hos fysikere, ingeniører, computerforskere, kemikere og biologer for at hjælpe os til bedre at forstå kræft og:

"Resultaterne af denne undersøgelse viser brugen af ​​en sådan tilgang, især når undersøgelser udføres på en standardiseret måde fra begyndelsen."

I et andet spændende studie, der blev offentliggjort i januar 2013, foreslår forskere, der udforsker interaktionen mellem celler og den ekstracellulære matrix, at vide, hvordan cellerne ved, at de ikke er på hovedet, også kan hjælpe med at bekæmpe kræft.

Soon We'll Cure Diseases With a Cell, Not a Pill | Siddhartha Mukherjee | TED Talks (Video Medicinsk Og Professionel 2025).