癌细胞在组织间移动时是如何适应的

　　

肿瘤从原发部位向远处器官的扩散，也就是所谓的转移，多年来一直困扰着科学家们——他们现在才开始确定驱动这一过程的触发因素和机制。印度科学研究所（IISc）的一项新研究表明，癌细胞的内在变异及其与周围环境的相互作用如何影响其迁移。发表在《生物物理杂志》上的这一发现揭示了癌细胞似乎会根据它们周围被称为微环境的物理和生化特征来调整它们的迁移模式。

研究人员研究了两种类型的卵巢癌细胞——OVCAR-3和SK-OV-3，前者具有结构良好的多边形形状，后者具有自然细长的纺锤形。这两种细胞都转移并侵入组织。通过将这些细胞放置在模拟健康和患病组织的柔软和坚硬表面上，研究人员观察到每种类型的细胞如何在不同的表面上适应其运动。

在与健康组织相似的柔软表面上，两种类型的细胞在随机方向上缓慢移动。但在坚硬的表面上，类似于肿瘤周围坚硬的疤痕组织，细胞更易变形，反应也不同。“根据之前的文献，我预计僵硬是加剧癌细胞迁移的重要因素。然而，我没想到的是上皮样卵巢癌细胞（OVCAR-3）在更硬的基质上比间充质细胞（SK-OV-3）更具迁移性，”前麻省理工学院生物工程系（BE）学生、该研究的第一作者Madumitha Suresh说。

研究人员还在OVCAR-3细胞中观察到一种独特的运动模式，他们称之为“滑动”。在大多数细胞中，细胞的运动方向与细胞的形状一致，由细胞的“前部”引导。但是当OVCAR-3细胞在坚硬的表面上移动时，这种排列就被破坏了。他们的动作和形状变得不太协调，几乎像是在滑动或滑动，而不是在直线上移动。受到这些意想不到的结果的激励，研究人员试图用定量方法来理解这一过程。

研究癌细胞如何移动的现有方法要么是无法捕捉随时间变化的数学方法，要么是复杂的基于计算机的方法，如机器学习，使用起来很有挑战性。为了解决这些限制，研究人员创建了一个更容易使用的软件工具包，将香农熵（一种捕捉随机性的数学概念）与以前使用的基于运动和形状的测量方法结合起来。这个工具包允许研究人员看到细胞行为随时间的变化，并且可以很容易地应用于活细胞跟踪数据。与口头推断相比，这允许对数据进行数值分析和量化。只有通过仔细观察工具箱测量中的相关性，研究人员才能确定上皮样癌细胞系如何在其形状和运动之间表现出较少的限制关系，从而允许其以多样化和令人惊讶的方式迁移。

“我们的目标是扩展我们的研究，以破译这些癌细胞的集体动力学，特别是在更复杂的3D环境中，”发育生物学和遗传学系副教授、该研究的通讯作者Ramray Bhat说。“这将为卵巢癌的病理学提供新的线索，卵巢癌是一种以快速转移和高发病率为特征的疾病。”