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癌细胞扩散有“高速公路”?

      癌症危及生命的主要原因之一是肿瘤细胞在病人体内发生转移。因此,研究肿瘤细胞转移和侵袭过程,对于深入理解癌症的致命机理至关重要。日前,重庆大学公布的一项研究进展,有望解开肿瘤细胞转移机理谜团,为探索新的治疗手段提供思路。

      肿瘤细胞在体内如何运动,成为近年来世界各国科学家的研究热点。该项研究一个难点在于,人体血管等三维组织结构非常复杂,要在实验中模拟肿瘤细胞的转移并不容易。

      重庆大学物理学院教授刘雳宇团队与美国普林斯顿大学、中国科学院物理研究所等单位,经过数年合作,利用微生物芯片技术,在体外成功构建出了一种模拟肿瘤细胞侵袭的三维微环境。与传统的临床活体实验或生物学研究的方法不同,该方法克服了培养皿中细胞在二维环境中难以模拟肿瘤细胞侵袭的缺陷,开辟研究癌症转移的新手段。“体外三维模型方法还需完善,但已经接近人体和组织的微环境,有助于科学家更好地研究肿瘤细胞的侵袭环境和转移过程。”刘雳宇说。

      证实体外构建三维模型的可行性,只是该研究的起步阶段。近3年来,刘雳宇团队与合作者,通过微流体芯片技术利用胶原蛋白,构建出了乳腺癌细胞转移时组织和血管相邻的微结构,并发现人体组织内带有取向性的胶原蛋白纤维会极大协助和增强癌细胞的侵袭能力。

      研究显示,在生物芯片中,胶原蛋白的纤维被巧妙改造成为带有取向性的结构,这正是晚期癌症病人发生乳腺癌转移时组织结构的特征。这些带有取向的胶原蛋白纤维可能极大促进了肿瘤细胞的转移。

     “这些排列成线的纤维如同为癌细胞的侵袭铺设了一条条‘高速公路’,癌细胞利用这些‘高速公路’,极大克服了人体组织带来的阻力,使其转移变得省时省力,从而扩散到了人体内的各个部位。”刘雳宇说,当癌细胞感知到周围组织环境没有“公路”时,它们能自己一边修“高速公路”,一边沿着“公路”快速转移。这一发现或许能解释,为什么柔软的癌细胞能够在致密的人体组织内高速侵袭并穿梭血管壁,短时间给病人带来巨大伤害。

      目前,放射性疗法和化学疗法的过程中常引起胶原蛋白纤维取向的改变。这就有可能为治疗后残存的癌细胞提供了快速“反扑”的“高速公路”,反而导致癌症后续转移恶化。“未来治疗方法可以逆向思考并研究出新型靶向药物,不只是针对癌细胞,还可以设法通过药物抑制癌细胞‘修路’的能力,破坏其修建的‘高速公路’,大幅减缓转移速度,延长甚至挽救患者的生命。”刘雳宇说。


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