癌細胞的轉移會使癌癥難以控制,對患者產生致命的危害。因此,癌轉移一直是癌癥研究的重中之重。最近發表在《PNAS》雜志上的一項研究稱,癌細胞擴散并非漫無目的。
癌細胞的轉移會使癌癥難以控制,對患者產生致命的危害。因此,癌轉移一直是癌癥研究的重中之重。
生物學家們曾經認為,癌細胞在機體中的擴散是一個漫無目的的緩慢過程,就像一個醉漢那樣無法一直走直線,他們將這一過程稱為隨機游走(randomwalk)。不過JohnsHopkins大學的研究人員發現,這種隨機游走模型只是癌細胞在二維平面(培養皿)上的運動方式,并不適用于機體內的三維空間。為此他們提出了一個新的計算模型,以便更好的展現細胞在3D環境中的遷移行為。
這項研究發表在美國國家科學院院刊《PNAS》雜志上,領導這項研究的是JohnsHopkins大學的DenisWirtz教授。這篇文章非常重要,因為它的結論可以幫助研究癌癥擴散的人們獲得更為準確的結果。
Wirtz介紹道,這項研究強調了在三維環境中研究癌細胞的重要性。他的實驗團隊就在之前的研究中指出,細胞在2D和3D環境下存在行為差異,而這影響了癌癥在機體內的遷移。
“從原發瘤脫離的癌細胞會尋找血管和淋巴結,以便轉移到機體的其他器官,”Wirtz說。“長期以來,人們一直相信這些細胞通過隨機游走到達血管。但我們在研究中發現,事實并非如此。我們看到這些細胞的運動更有方向性,其移動軌跡幾乎呈直線。這種移動方式能讓癌細胞更有效的到達血管,是癌細胞擴散的有效途徑。”
他補充道,這一發現為那些研究癌轉移的人們帶來了關鍵性的啟示。“這意味著,上述癌細胞離開結締組織的時間比之前的預期更短,”Wirtz說。
Pei-HsunWu和AnjilGiri是這篇文章的共同第一作者。Wu介紹道,持續性隨機游走模型(PersistentRandomWalk)是根據細胞在培養皿中的運動建立的。這一模型現在也被用于3D細胞實驗,但這樣的結果是有問題的。
“因為該模型很簡便,目前2D和3D實驗都在使用它,”Wu說。“但這一模型實際上并不適合3D細胞研究。我們提出的新數學模型,不論在2D還是3D實驗中都更加好用。”
“與2D平面上的移動相比,細胞在3D環境下的移動更具方向性,”Giri說。“不可預測的隨機游走模型并不適用于3D環境。”
研究團隊希望研究癌轉移的其他科學家們,能夠盡快將他們的數學模型利用起來。盡管這項研究中使用的是纖維肉瘤癌細胞,不過研究人員指出新模型也可以用來研究其他類型的細胞。例如,人們可以在新模型的基礎上,理解機體內那些對抗感染和加速傷口愈合的細胞。
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