新研究探索癌細(xì)胞如何在人體內(nèi)擴(kuò)散

幾十年來(lái)，弄清楚人體內(nèi)形成癌性腫瘤的確切原因一直是科學(xué)家們的目標(biāo)，但了解癌細(xì)胞如何擴(kuò)散也是對(duì)抗這種經(jīng)常致命的疾病的關(guān)鍵。

癌癥運(yùn)動(dòng)的滲透引擎模型表明，受限細(xì)胞通過(guò)在前緣吸收水并從后部排出水來(lái)移動(dòng)，從而產(chǎn)生推進(jìn)力。然而，調(diào)節(jié)這些細(xì)胞后部收縮的確切分子仍然難以捉摸。

發(fā)表在Nature Communications上的新研究(“Polarized NHE1 and SWELL1 regulate migration direction, efficiency and metastasis”)回答了關(guān)于細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，為未來(lái)癌癥治療提供了更多步驟。今年秋天加入賓厄姆頓大學(xué)托馬斯·J·沃森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系的助理教授 Yizeng Li與來(lái)自約翰霍普金斯大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、阿爾伯塔大學(xué)和西班牙龐培法布拉大學(xué)。

研究人員在三維矩陣中對(duì)乳腺癌細(xì)胞進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以研究它們的行為。正如之前證實(shí)的那樣，一種叫做鈉/質(zhì)子交換劑 1 (NHE1) 的分子會(huì)導(dǎo)致水被吸收——但研究人員還發(fā)現(xiàn)，位于后面的另一種蛋白質(zhì)，稱(chēng)為 SWELL1，以一種導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的方式極化細(xì)胞膜。

“我們清楚地表明，集中在前部的 NHE1 負(fù)責(zé)吸收水分，”李說(shuō)。“在電池的后部，SWELL1 將去除氯化物——通過(guò)去除氯化物，它也會(huì)去除水。我們完成了關(guān)于水如何流入和流出的故事。”

Li 在密歇根大學(xué)安娜堡分校機(jī)械工程系獲得博士學(xué)位，曾在約翰霍普金斯大學(xué)機(jī)械工程系和納米生物技術(shù)研究所從事博士后研究。她的背景是理論力學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)，并應(yīng)用于生物物理學(xué)和力學(xué)生物學(xué)。

“機(jī)械生物學(xué)處于細(xì)胞生物學(xué)、物理學(xué)和力學(xué)的交界處。我的大部分工作都集中在細(xì)胞遷移、細(xì)胞體積控制和那些相關(guān)問(wèn)題上，”她說(shuō)。

“我為這項(xiàng)工作開(kāi)發(fā)了數(shù)學(xué)模型。為了更好地理解癌細(xì)胞運(yùn)動(dòng)背后的生物物理學(xué)機(jī)制，我開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于生理學(xué)的模型，而不是一個(gè)基于現(xiàn)象的模型。該模型結(jié)合了流體動(dòng)力學(xué)、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)和離子傳輸?shù)任⒂^細(xì)節(jié)。模型預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常吻合。”