【細胞的軟化能促進腫瘤增長】

明道

【細胞的軟化能促進腫瘤增長】

 

羅傑Bonnecaze（左）和Parag Katira

在活細胞的機械性能的變化可能是負責的癌腫瘤的生長，根據在美國的科學家進行的計算機模擬。

他們的工作表明，細胞的軟化可以改變細胞分裂時的速率，也使癌細胞存活更長的時間。

兩者合計，這兩個因素可能會導致惡性腫瘤的快速增長。

科學家們早就知道，大多數癌症的發生遺傳或環境因素引起的變化在活細胞如何表現。

在許多癌症中，這些變化似乎發生在細胞的機械性能。

特別是，癌細胞往往會比健康細胞更柔軟，一些研究人員相信，這更大的靈活性，可導致腫瘤生長迅速。

什麼羅傑Bonnecaze和Parag Katira的德州大學奧斯汀和波士頓大學的穆罕默德·扎曼做的是創建一個三維計算機模型，量化細胞的柔軟性和腫瘤生長之間的連接。

研究模型的單個細胞與液體核心的粘彈性材料，如貝殼。

隔離，每個單元格將簡單地是一個球體，但這些細胞也可以包裝在一起，形成的組織狀材料。

生活，死亡或分

建模的研究人員的變化中涉及的術語的外殼的彈性能量，所釋放的能量，當相鄰小區堅持彼此創建這樣的3D礫岩的機械能;及作為其體積變化所做的工作細胞的滲透壓。

這些參數來源於對健康細胞和癌細胞的實驗數據。

Bonnecaze和他的團隊跑了健康細胞的三維結構模擬，直至達到最低能量狀態，他們使用的初始狀態的調查。

其結果是一個質量堅持彼此的細胞，在平坦的接口，作為各小區採用“沃羅諾伊多面體”的形狀。

這種的Voronoi多面體的對象，可以填補3D空間中建立一個結構，該結構是類似的組織緊密堆積的活細胞。

仿真允許單個細胞做的三件事之一：生活，死亡或分裂。

這些事件的發生的概率由下式給出的一組規則，模仿現實生活中的過程 - 例如，一個單元是更可能死於如果它被壓縮，並且其表面上變得更小，但更可能分裂，如果擴散其表面變得更大。

乘突變

當健康的細胞的參數使用，該小組發現，該仿真到達死細胞所取代，其中的平衡由分裂的細胞和組織的整體結構的保持恆定。

研究小組隨後介紹了一個小的突變的細胞組織，看看他們是否可以模擬腫瘤生長。

這些突變體的彈性模量，是健康細胞的一半殼 - 從而使它們更柔軟。

當基團包括少於8個突變體的突變體的行為中，有沒有變化，與健康細胞相比。

然而，當使用八個或更多的突變體，該球隊看到顯著增加突變的細胞中的繁殖率 - 和更多的初始的突變體，更大的速率。

這種增加的突變體的乘法中的解釋為腫瘤生長的發病。

事實上，研究小組說，顯示的模擬增長惡性腫瘤的臨床觀察到的特性。

該小組認為，小團體的突變體被包圍在激烈的鄰居，不能散開來增加其表面面積，這意味著他們將不能快速分裂。

然而，上述八個單元的門檻，一些突變細胞能夠推動對他們的軟突變的鄰居和認真開始分裂。

該小組還看了在的粘性突變的細胞是如何影響腫瘤的生長。

研究人員發現，改變強度突變的細胞相互粘在一起，強度突變的細胞堅持健康的細胞會影響腫瘤的生長。

然而，有趣的是，他們發現，腫瘤蔓延時，是不會改變的粘性。

一種新的方法

到目前為止，一直專注於癌症研究生化因素，說：”Katira。“，而不是試圖解決眾多相互依存的生化致癌因素，我們現在可以專注於少量的機械因素，這是一個新的方法。

Bonnecaze告訴physicsworld.com，小組目前正在尋找創造的實驗實現的模型，該模型在細胞內的物質的行為。

除了提高對癌症的認識，他認為，模擬還可以幫助科學家了解傷口癒合，甚至器官再生和器官生長的方式來指向。

模擬在“ 物理評論快報“。

關於作者

麥高約翰斯頓是編輯器的physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jan/18/cell-softening-could-promote-tumour-growth