新研究探索癌细胞如何在人体内扩散

几十年来，弄清楚为什么会在人体内形成癌性肿瘤一直是科学家的目标，但了解癌细胞如何扩散也是对抗这种通常致命的疾病的关键。

癌症运动的渗透引擎模型表明，受限细胞通过在前缘吸收水并将其从后部排出来移动，从而产生推进力。然而，调节这些细胞后部收缩的确切分子仍然难以捉摸。

发表在NatureCommunications上的新研究回答了有关细胞运动的问题，为未来癌症治疗提供了更多步骤。今年秋天加入宾厄姆顿大学托马斯·J·沃森工程与应用科学学院生物医学工程系的李宜增助理教授与来自约翰霍普金斯大学、马里兰大学、阿尔伯塔大学和阿尔伯塔大学的合作者共同撰写了这篇论文。西班牙庞培法布拉大学。

研究人员在三维矩阵中对乳腺癌细胞进行了实验，以研究它们的行为。如前所述，一种名为钠/质子交换剂1(NHE1)的分子会导致水被吸收——但研究人员还发现，背部的另一种蛋白质SWELL1以一种导致运动的方式极化细胞膜。

“我们清楚地表明，集中在前面的NHE1负责水的摄入，”李说。“在细胞的背面，SWELL1将去除氯化物——通过去除氯化物，它也会去除水。我们完成了关于水如何进入和离开的故事。”

李获得了博士学位。来自密歇根大学安娜堡分校机械工程系，她是约翰霍普金斯大学机械工程系和纳米生物技术研究所的博士后研究员。她的背景是理论力学和应用数学以及生物物理学和机械生物学的应用。

“机械生物学是细胞生物学、物理学和力学的交汇点。我的大部分工作都集中在细胞迁移、细胞体积控制和那些相关问题上，”她说。

“我为这项工作开发了数学模型。为了更好地了解癌细胞运动背后的生物物理机制，我开发了一个基于生理学的模型，而不是基于现象的模型。该模型结合了流体动力学、细胞骨架结构和微观细节，例如离子传输。模型预测与实验数据非常吻合。

大约40%的美国人口在其一生中的某个时间点被诊断出患有癌症，Li和她的同事的类似研究可能对减缓或阻止这种致命疾病产生广泛的影响——即使治疗需要数年时间。

“我们想了解肿瘤细胞在什么条件下可能迁移，以及在什么条件下我们可以阻止它，”她说。