Nature子刊：转移性癌细胞的全面解析

　　

生物通报道：能够脱离肿瘤并入侵其他器官的转移性癌细胞，一直是科学家们关注的重点。日前，美国多家研究机构联手进行了一项新研究，对肿瘤中的转移性细胞和良性细胞进行了系统性的比较。研究显示，转移性细胞能够对环境施加更大的力，并且更容易进入周围的小空隙。文章发表在Nature旗下的Scientific Reports杂志上。

研究人员发现，转移性的乳腺癌细胞与健康乳腺细胞在众多方面存在巨大的差异，包括细胞力学、细胞迁移能力、对氧气条件的应答、蛋白质合成和细胞的粘附能力等。此前，人们并不了解使良性细胞转变为转移性细胞的机制，而这项研究为此带来了新的启示。

这项研究由12家物理科学-肿瘤中心（PS-OC）领导，PS-OC旨在将物理学和生物学研究者联合起来，以便更好的理解癌症。在癌症所导致的死亡中，有90%都是由癌转移导致的。这项研究中的发现，将有望帮助人们更早检测到癌细胞，对癌转移采取预防或治疗措施。

“将不同领域的专家联合起来，系统性比较转移和非转移性细胞，能够增加我们对癌转移发生机制的了解，”Princeton PS-OC的Robert Austin教授说。

研究人员在硅上蚀刻出微小的隔室和管道，来模拟机体内部的天然环境，这一技术一般用于构建集成电路和太阳能电池。他们在上述设备中研究细胞的行为，发现尽管转移性细胞比良性细胞移动得慢，但它们能走得更远，路线也更直。

“这些转移性细胞的运动，反映了它们突破机体屏障（膜和细胞外基质）的能力，”Austin说。“这些细胞就像是越狱者。”

除了研究转移性细胞入侵细胞外基质所需的物理特性，研究人员也分析了这些细胞中的蛋白合成情况，并检测了一些与物理特性有关的蛋白。研究人员还发现，在经历低氧环境后，转移性细胞比非转移细胞恢复更快。尽管低氧环境的确会杀死许多转移性细胞，但存活下来的细胞反而更有活力。

在这一项目中，来自二十家研究机构的近一百名研究人员，使用同样的细胞系、试剂等进行实验，以此确保结果的可比性。他们采用了近二十种技术对细胞进行了系统性的分析，将这些结果结合起来能够加深人们对癌转移的认识。

例如，研究人员通过原子力显微镜发现，转移性细胞比良性细胞更软。而牵引力显微镜显示，转移性细胞对周围环境施加的力更大。由此可见，转移性细胞可以通过施加力，来粘附、转移和重塑肿瘤周围的细胞外基质。同时这些细胞还保持着足够的可塑性，以便挤入周围环境的小空隙。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

A physical sciences network characterization of non-tumorigenic and metastatic cells

To investigate the transition from non-cancerous to metastatic from a physical sciences perspective, the Physical Sciences–Oncology Centers (PS-OC) Network performed molecular and biophysical comparative studies of the non-tumorigenic MCF-10A and metastatic MDA-MB-231 breast epithelial cell lines, commonly used as models of cancer metastasis. Experiments were performed in 20 laboratories from 12 PS-OCs. Each laboratory was supplied with identical aliquots and common reagents and culture protocols. Analyses of these measurements revealed dramatic differences in their mechanics, migration, adhesion, oxygen response, and proteomic profiles. Model-based multi-omics approaches identified key differences between these cells' regulatory networks involved in morphology and survival. These results provide a multifaceted description of cellular parameters of two widely used cell lines and demonstrate the value of the PS-OC Network approach for integration of diverse experimental observations to elucidate the phenotypes associated with cancer metastasis.