正如埃伯斯紙莎草紙中描述的古埃及人已經(jīng)知道，觸診-感覺(jué)硬化的腫塊-可以幫助診斷乳腺癌。觸診仍然是乳腺癌早期篩查的重要因素。另一方面，對(duì)單個(gè)癌細(xì)胞的測(cè)量表明，它們比它們所衍生的健康上皮細(xì)胞更柔軟，這可能使它們能夠更好地在致密的人體組織中轉(zhuǎn)移。由萊比錫大學(xué)軟物質(zhì)物理系領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目觸及了這一明顯悖論的根源，現(xiàn)在已經(jīng)將其發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然物理學(xué)》雜志上。
為了在健康組織中生長(zhǎng)，腫瘤必須取代周?chē)M織。為此，它必須產(chǎn)生機(jī)械穩(wěn)定的電阻以獲得空間。另一方面，單個(gè)癌細(xì)胞的高度變形性有利于侵入其他組織。這些相互沖突的需求在惡性腫瘤中得到滿足，因?yàn)榘┘?xì)胞在機(jī)械上變得更加異質(zhì)和柔軟，采用以前未知的新材料狀態(tài)，結(jié)合了固體和液體的優(yōu)點(diǎn)。
來(lái)自萊比錫大學(xué)軟物質(zhì)物理系的物理學(xué)家ThomasFuhs博士是該研究的主要作者，他解釋說(shuō)：“乳腺癌和宮頸腫瘤患者樣本顯示出更大的機(jī)械特性譜，即使整個(gè)腫瘤仍然是一個(gè)固體，也會(huì)將癌細(xì)胞推向更柔軟的細(xì)胞。
在計(jì)算機(jī)模擬的驅(qū)使下，研究人員在癌細(xì)胞簇中發(fā)現(xiàn)了一些堅(jiān)硬、不動(dòng)的細(xì)胞的小島，周?chē)h(huán)繞著許多運(yùn)動(dòng)、柔軟的細(xì)胞。軟細(xì)胞可以自由移動(dòng)，幾乎像液體一樣，而堅(jiān)硬的細(xì)胞會(huì)阻擋彼此的運(yùn)動(dòng)，像漏斗中的咖啡豆一樣相互干擾。腫瘤中的癌細(xì)胞簇形成一種新的物質(zhì)狀態(tài)，其中在軟細(xì)胞的流體環(huán)境中，只有少數(shù)堅(jiān)硬細(xì)胞的固體島足以使組織表現(xiàn)為機(jī)械穩(wěn)定的固體而不是液體，盡管大多數(shù)是可移動(dòng)的軟癌細(xì)胞。硬細(xì)胞的孤島通過(guò)軟細(xì)胞的機(jī)械應(yīng)力橋連接。這種狀態(tài)充分穩(wěn)定組織以允許腫瘤生長(zhǎng)，同時(shí)為柔軟的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞從腫瘤中突破形成轉(zhuǎn)移提供足夠的空間。
“在乳腺腫瘤中，變得更軟的細(xì)胞實(shí)際上形成了比原始組織更硬的結(jié)構(gòu)的悖論只是一個(gè)明顯的矛盾。這種效果進(jìn)一步增強(qiáng)，因?yàn)樵谶@里，健康乳房中非常柔軟的脂肪細(xì)胞與比健康上皮細(xì)胞更柔軟的細(xì)胞進(jìn)行比較，但仍然比脂肪細(xì)胞硬得多，“萊比錫大學(xué)的JosefAlfonsKäs教授解釋說(shuō)。
在其他癌癥中，例如子宮頸癌，健康和腫瘤組織的宏觀僵硬性沒(méi)有差異。然而，即使在這些癌癥中，單個(gè)癌細(xì)胞彈性的分布也更廣泛，導(dǎo)致新的機(jī)械狀態(tài)，允許機(jī)械穩(wěn)定的腫瘤包含能夠轉(zhuǎn)移的高度運(yùn)動(dòng)細(xì)胞。研究人員認(rèn)為，對(duì)于所有實(shí)體瘤來(lái)說(shuō)，這可能是正確的，因此所有癌癥患者的92%都是如此。
“我們的研究結(jié)果為腫瘤生物學(xué)或更準(zhǔn)確地說(shuō)是轉(zhuǎn)移級(jí)聯(lián)提供了重要的新見(jiàn)解。對(duì)癌細(xì)胞和腫瘤組織力學(xué)的新見(jiàn)解表明，癌癥的物理學(xué)是理解腫瘤進(jìn)展的重要因素，“Fuhs解釋說(shuō)，他補(bǔ)充說(shuō)，腫瘤中的細(xì)胞是否保持完全卡住，如健康組織中的細(xì)胞，或者由于癌細(xì)胞的軟化而能夠解開(kāi)，可以決定腫瘤是否轉(zhuǎn)移。
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