PNAS：柔软的武器——组织流动性如何影响脑肿瘤的发展
2019-12-18 佚名 生物探索
近日，研究人员通过观察肿瘤的流动性，为GBM的浸润行为提供了一个简单有趣的解释。他们使用流动性来量化体内磁共振弹性成像（MRE）所测量的生物组织的粘性表现。结果显示了神经肿瘤的异常性，其流动性随着水含量的增加而降低。该研究结果发表在《PNAS》杂志上。
胶质母细胞瘤（GBM）是成人中最常见，最具侵略性的恶性脑肿瘤，且预后较差。70%～80%患者病程在3~6个月，病程超过1年者仅10%。 GBM为何如此快速猛烈地增长，其原因尚不清楚。
近日，研究人员通过观察肿瘤的流动性，为GBM的浸润行为提供了一个简单有趣的解释。他们使用流动性来量化体内磁共振弹性成像（MRE）所测量的生物组织的粘性表现。结果显示了神经肿瘤的异常性，其流动性随着水含量的增加而降低。该研究结果发表在《PNAS》杂志上。
生物组织具有机械特性，其固体或流体行为会影响恶性肿瘤的扩散。众所周知，实体瘤往往具有较高的机械强度，使其可以主动侵入并扩散到周围健康的实体组织中，但是如何在更坚硬的环境（例如大脑）中生长出较软的肿瘤（非实体瘤），却是未知的。
为了了解这种“意外行为”，研究人员使用MRE来研究3种类型的模拟材料，分别是琼脂糖、肝素和豆腐，它们与水结合的方式各不相同。琼脂糖和肝素是水合多糖，而豆腐则是由大豆蛋白组成，它们主要通过疏水相互作用相聚集。这三种材料在稀释后其机械流动性会发生不同的变化，从而为神经瘤在体内流动性的定量解释提供参考。
琼脂糖、肝素和豆腐与不同量的水混合后的MRE。（A）由于水含量不同而导致的流动状态不同时，复合剪切模量的幅值（jG * j）和复合剪切模量的相角（φ）图；（B）三种模拟材料在干燥固体部分上的大小剪切模量（jG * j）和相角（φ）的变化。
脑瘤的体内MRE。（A）GBM和MEN中的两个代表性案例（B）肿瘤流动度φ与肿瘤内游离水的相对量（jS * j）的相关性的定量分析
流动度φ在脑肿瘤中的异常行为（在较低水分含量下流动性更高）与在豆腐中的观察结果类似。结果表明侵袭性GBM具有更高的水含量，但同时表现得像固体；与脑组织相比，水含量少的良性脑膜瘤（MENs）具有类似液体的表现。这表明流动性对于肿瘤的侵袭性和浸润潜能起着重要作用。
此次研究使用模拟组织模型发现了神经肿瘤的异常流动性，这种异常性使得GBM在物理层面上可以穿透周围组织。因此，流动性可能在未来成为癌症研究的重要目标，并为癌症的诊断和治疗开辟了崭新的前景。
原始出处：
Kaspar-Josche Streitberger， Ledia Lilaj， Felix Schrank， et al. How tissue fluidity influences brain tumor progression. PNAS first published December 16， 2019 https：//doi.org/10.1073/pnas.1913511116.
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