揭示癌細胞繁殖和轉移的方式

已知癌細胞可以遷移并協作形成網絡，這些網絡作為獲取營養和血管的管道。現在，日本的研究人員已經在實驗室中從癌細胞中生成了類似的大型結構，從而更好地了解了其潛在的作用及相互作用。

增殖細胞經常相互合作，以形成自利的大規模結構：這些包括細菌生物膜，保護性的上皮單層膜，甚至更復雜的結構，如內皮毛細血管。惡性細胞在一種稱為血管生成擬態的過程中形成結構，促進腫瘤生長所需的營養物質和轉移所需的血管。迄今為止，其生化和生物物理機制還沒有研究清楚，因為這種有目的的行為很難在實驗中重現。

在《Biophysical Journal》雜志上近日發表的一項研究中，來自大阪大學的研究人員與先進的信息與通信技術研究所、國家信息和通信技術研究所(NICT)合作，演示了生長在人工基底膜基質中的癌細胞遷移和大型結構形成的過程，并開發了簡單的模擬模型復制了他們的觀察結果。

研究小組首先在基質凝膠(一種類似于細胞外環境的膠質蛋白混合物)上培養了HeLa細胞(一種上皮樣子宮頸癌細胞)，發現這些細胞具有侵略性地遷移并形成大規模結構的特點。這在以前很難在體外實現，因為HeLa細胞在玻璃上相對不動。利用延時成像技術，他們分析了細胞遷移模式，并用兩點相關函數對大規模結構進行了量化。

NICT的高級研究員Tokuko Haraguchi博士解釋說："我們觀察到HeLa細胞最初在基質凝膠上表現出了更強的運動性，而當它們融入到一個空間上截然不同的結構中時，這種運動性就會減弱。我們還注意到，HeLa細胞在細胞聚集物之間形成了橋梁，結構的形成依賴于細胞密度。"

為了解釋這些結果，研究人員開發了一個模擬模型，在這個模型中，細胞移動和相互作用使用兩種不同的力：通過基質變形作用于遠處的遠程力和細胞之間物理上接近的接觸力。通過有選擇地啟用這些力量，他們根據細胞密度模擬了三種類型的結構--島嶼、網狀結構和大陸。

該研究的**作者Tadashi Nakano解釋了這些發現的潛在意義："癌細胞可能依靠血管生成擬態來生存和增殖，對這一過程的全面了解，可以通過控制相關的細胞密度和力參數，抑制這些網狀結構。這可能具有很大的抗癌潛力。"