细胞外的粘度与癌症扩散
新的研究结果显示更高的粘度,或流动阻力,细胞周围的细胞外液使癌细胞从原发肿瘤迁移更迅速地通过身体的其他部位。
“我们破译细胞感知和响应的生理相关的流体粘度水平中常见的身体健康和患病的病人,“说Konstantinos Konstantopoulos,博士,这项研究的首席研究员,化学和生物分子工程学的教授威廉·h·施瓦兹任命在生物医学工程和肿瘤,和约翰霍普金斯Kimmel癌症中心的入侵和转移计划。
“我们还显示,细胞形成记忆的能力当preexposed流体粘度升高。我们相信这些发现将迫使其他领域的研究者,在癌症力学生物学之外,考虑流体粘度作为关键物理信号调节细胞反应。"
的发现,揭示了小说的机制,促进癌症细胞传播,被发表在11月2日自然正在进行的研究,提供了一个框架,最终可能导致潜在的新目标的识别抗击癌症转移。
虽然管制体液的粘度与许多疾病近半个世纪以来,研究癌症细胞传播到目前为止主要是使用低粘度的液体,执行类似于水,解释Kaustav贝拉,博士,最近毕业Konstantopoulos实验室和这项研究的第一作者。“期望的是,因为有更多的阻力更多的粘性液体,癌症细胞不会移动或转移效率,但我们表明事实恰恰相反,”她说。
研究者揭示了细胞如何感知和响应的物理线索粘度升高,以及细胞骨架,控制细胞形态和细胞内组织和参与细胞运动,配合离子通道和离子通道transporters-the蛋白质的跨膜的带电分子流动细胞调节有效迁移在粘度升高。
与大型蛋白质的降解细胞外粘度上升由正常和肿瘤细胞和分泌受损排水的淋巴管原发肿瘤增长。研究人员发现,高耐环境驱动一个密集的肌动蛋白网络的形成,促进当地的浓缩离子转运蛋白,配合水渠道促进水吸收,促进细胞肿胀,增加膜张力。
在细胞的前沿,这增加了膜张力激活信号通路,其中包括离子通道称为TRPV4感官物理线索。流体的粘滞性指示细胞开放TRPV4渠道,促进钙的摄入,这增强了力-发电能力的细胞,最终推动更快的细胞运动。
“这就像细胞在高粘度下有去健身房艰苦训练和发展肌肉(肌动蛋白和肌凝蛋白),继而提高性能更快达到目的地,“塞尔玛塞拉说,博士研究的合著者,在巴塞罗那的庞裴法布拉大学研究员,西班牙。
之前认为mechanosensing瀑布离子通道亚历克斯说,像TRPV4 Kiepas博士,博士后和研究的第二作者。“我们发现粘度传感开始形成这些密度和高度支肌动蛋白,和TRPV4激活实际上是肌动蛋白的下游,”他说。
当研究者撞倒TPRV4,他们封锁了更快的运动,形成记忆细胞和他们的能力以应对预曝光粘度升高。研究人员使用抱斑马鱼胚胎模型显示内存的高粘度可以使细胞通过血管体内移动得更快。
他们还使用鸡胚和小鼠模型表明,记忆可以提高癌症细胞扩散的血管,通过这一过程被称为外渗,并导致更多的远处转移殖民地。
Konstantopoulos表示,它将全面检查,在实验动物模型中,原发性肿瘤和癌细胞如何传播于原发性肿瘤应对当地的细胞外液粘度的变化在疾病进展和入侵期间组织微环境。
生物传感器的开发和优化,使细胞外液粘度的实时测量与成像肿瘤细胞在活的动物将是至关重要的,以解决这一点。他们还计划调查是否细胞外粘度影响其他生理相关的细胞过程。
