Nature 子刊：揭开癌细胞迁移的神秘面纱！

导读：你有没有想过为什么你的身体不同部位感觉或硬或软，这对你的健康意味着什么呢？你是否知道细胞如何感知组织僵硬以引导细胞迁移是发育，纤维化和癌症的基本问题？你可曾了解细胞迁移的机制和组织僵硬对细胞定位和转向有什么影响？

例如，来自芬兰图尔库大学的细胞生物学家和一个国际多学科科学家团队首次揭示了组织僵硬是如何决定细胞定位并调节所有类型的细胞迁移行为，从神经元生长锥转向恶性癌细胞在脑肿瘤和乳腺癌中的扩散。该研究相关结果发表在《Nature Materials》上，并为阻止和指导癌细胞迁移开辟了新的可能性。

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01294-2

细胞迁移

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随着科学研究的进一步发展，科学家们发现，尽管二度性（细胞向增加基质刚度的迁移）已经确立，但我们尚不清楚单个细胞是否可以迁移到更为柔软的环境。在这里，借助微加工的刚度梯度，我们阐述了U-251MG胶质瘤细胞向不太硬的区域的定向迁移的观点。这种“负趋性（negative durotaxi)”与典型的机械敏感性信号传导或肌动蛋白收缩力的变化是不一致的。相反，就像基于电机离合器的模型所预测的那样，迁移到“最佳刚度”区域，细胞可以产生最大的牵引力。和这个模型一样，负性趋化性可以被选择性地破坏，甚至被部分抑制肌动蛋白收缩力逆转。相反，正趋硬性可以通过下调Talin（一个关键离合器部件）来降低最佳刚度，从而转换为负趋硬性。我们的研究结果表明驱动环境依赖性阳性或阴性的分子机制，由细胞的收缩和粘合剂机制决定。

我们的细胞

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我们的身体是由数十亿个细胞构成的，每个细胞都有其特定的任务和在组织中精心确定的位置。细胞定位受许多因素的调节，包括组织刚性。细胞能够探测和感知其环境，不同的细胞类型对最佳条件有不同的偏好。感觉像童话故事里金发姑娘尝试熊家的不同床，发现一张床太软，另一张床太硬，一张床刚好。虽然这已经众所周知了很长一段时间，但对于研究人员来说，细胞如何能够将自己引导到最佳环境仍然是一个谜。

博士研究员 Aleksi Isomursu 说：“科学家的普遍认为所有细胞类型都喜欢高刚性环境，并迁移到增加刚度的区域。这一过程被称为‘durotaxis’。”

Isomursu继续说道：“我在访问明尼苏达大学正在进行一项研究项目时，注意到在交替僵硬的工程基质上生长的脑癌细胞显示出它们转向柔软的相反行为。”

这一观察启动了一个跨学科研究项目，涉及癌细胞生物学，计算建模和工程，涉及到来自三大洲的研究人员。最终，研究人员发现了所有细胞类型用来引导自己走向最佳环境的基本机制。

研究意义

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据图尔库大学实验室的首席研究员Johanna Ivaska教授说：“这项研究的发现引起了众多研究人员的极大兴趣，甚至我们还考虑过推出一个新的术语 ‘mollitaxis’，向软的迁移。

博士后研究员Mathilde Mathieu用不同类型的药物进行了实验，并确定了可能使脑癌细胞停止移动或改变方向的药物。

细胞迁移机制的鉴定为迄今为止癌症传播的许多神秘步骤提供了解释，例如癌细胞如何从乳腺肿瘤的僵硬核心中迁移出来。同时，该机制的发展可能在未来阻止和指导癌细胞迁移方面具有重要的医学意义。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01294-2

https://phys.org/news/2022-07-cancer-cells-goldilocks-mystery-cell.html