癌细胞意义深入他们的环境

在1835年汉斯·克里斯蒂安·安徒生童话“豌豆上的公主”,被认为是真正的公主,因为她敏感的豌豆放在20床垫在她的床上。新研究从麦凯维圣路易斯华盛顿大学的工程学院发现,像传说中的公主,癌细胞可以感受到顶级胶原蛋白层下面的一层细胞,他们通常旅行,而正常细胞则不能。

阿米特帕沙克副教授,机械工程和材料科学和克里斯托弗·沃尔特·帕沙克的实验室的博士后研究员,发现癌细胞有他们术语“深度mechanosensing”或能力感觉遥远的环境下面的属性直接的细胞外基质。这可能意味着细胞外基质的机械性质远离细胞可以调节细胞迁移。他们的研究结果发表在网上细胞的报道4月5日。

总裁和他的团队一直研究恶性肿瘤细胞迁移的方式来确定入侵组织,伤口愈合和器官和组织发展。他们以前曾证实细胞加快严厉的环境,由于更高的力量和牵引比软环境。

在新的工作中,帕沙克和沃尔特创建了两个水凝胶,一硬一软,添加一层collagen-based细胞外基质。使用各种技术,包括原子力显微镜、高分辨率成像,和细胞迁移动力学的分析,他们监控正常人类乳腺上皮细胞的行为和三阴性乳腺癌细胞表面。正常细胞显示小的形状或大小的变化,慢慢地在胶原蛋白层。僵硬的底层凝胶上的癌细胞延长和扩展更稳定的突起,这帮助他们交流在基质层,迁移速度更快,产生更大的拉动mechanosensing胶原纤维由于其深度。

“细胞深入他们的环境,他们的极性会安装一个极性在细胞外基质细胞告诉它,”帕沙克说。“这些行为表明,癌症细胞的形状是由刚度影响的潜在的凝胶,而正常细胞只会立即做出反应,软胶原凝胶。这是以前不知道的东西。”

细胞的极性也有助于生成细胞的力量在一个特定的方向移动,沃尔特说,但是他们也需要能够拉动胶原纤维和修改他们的环境和友好的移民。

“我们能够摆脱能力感觉遥远的矩阵通过减少胶原蛋白本身或交联,消除反馈矩阵给出了细胞,”沃尔特说。“如果你失去了机制、反馈停止,所以他们必须两手都要抓”。

帕沙克说,这表面的反馈是很重要的细胞。Jairaj Mathur,博士生在机械工程和材料科学,开发了一种计算模型,将极化细胞与胶原重构的力量来解释深度传感实验中观察到。

“我们的模型显示,如果你没有这个细胞和基质之间的反馈,那么这个深度感知可能在短时间内发生,但它不会持续下去,”他说。”,这就是为什么癌细胞擅长这个,因为他们可以招募矩阵迁移和深度感知。”

参考:沃尔特·C Mathur J,帕沙克a .互惠内部和细胞外极性使深mechanosensing通过分层的矩阵。细胞代表。2023年,42 (4)。doi:10.1016 / j.celrep.2023.112362

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