学分:俄勒冈州立大学
俄勒冈州立大学的研究揭示了恶性细胞改变其形状的方式和侵入不同类型组织的迁移技术
发表在《科学报告》上的这一发现是理解和预防癌症转移的关键一步，癌症转移是导致95%癌症死亡的疾病的内部传播
领导这项研究的OSU生物物理学家孙波说:“经过数十亿年的进化，细胞已经学会了许多不同的迁移方式。”
“在伤口愈合等正常发育和维持健康的生理过程中，需要时会执行特定的迁移程序
然而，在肿瘤的情况下，癌细胞利用这些迁移程序来维持它们对组织的入侵
" 孙解释说，癌细胞改变形状和改变旅行方式的能力对癌症患者的预后起着巨大的作用
他说:“许多针对细胞特定移动方式的癌症疗法在很大程度上无法阻止肿瘤转移，因为细胞会转向另一种可用的迁移程序。”
孙和科学与工程学院的合作者使用一种被称为计算机视觉的人工智能，根据细胞的形状来跟踪其迁移过程；计算机视觉从数码照片、视频和其他视觉输入中获取信息
在这项研究中，科学家们观察了MDA-MB-23细胞，这是一种在医学研究中常用的高侵袭性乳腺癌细胞
孙将细胞形状分析比作根据游泳者身体所处的位置和所做的动作来确定游泳者是仰泳、蛙泳还是蝶泳
“细胞形态是由细胞功能决定的，特征性形态的丧失与功能异常有关，”孙说
“这就是为什么形状表征已经成为诊断癌症以及其他疾病(如红细胞疾病或神经系统疾病)的重要工具
" 他说，研究结果表明，癌细胞改变其迁移模式的频率远远超过之前的想象
“虽然我们在研究的乳腺癌细胞中看到的不断切换不一定能最大限度地提高它们在特定类型组织中的速度，但它允许细胞侵入异质组织环境，”孙说
研究人员指出，在转移过程中，迁移的癌细胞必须穿过具有不同机械特性的细胞外基质
细胞外基质是组织和器官的非细胞部分
它作为一个支架，由于其各种生物活性分子，执行一系列重要的生物化学和生物力学工作
科学家们使用的机器学习和可视化技术表明，细胞的形状变化由分子控制中枢Rho/ROCK信号调节，细胞利用该信号感知其物理环境并产生运动所需的力
使用一个代表两个机械上不同的细胞外基质层的模型，科学家们展示了当细胞接近和穿过细胞外基质层的界面时，细胞逐渐改变了它们的形状和运动程序
这表明这些转变对于癌细胞转移至关重要，这需要非均匀ECM的导航
孙说:“细胞形态变化的方式——其形态动力学——是决定其侵袭潜力的一个关键因素，据我们所知，这一点在很大程度上尚未得到研究。”
“迁移癌细胞的形态动力学正在成为检查细胞内部状态和微环境的有力工具
未来的研究需要将形态动力学解码为丰富且可理解的细胞肢体语言，并影响形态动力学，以此作为控制细胞行为的手段
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