Древние египтяне, как описано в папирусе Эберса, уже тогда знали, что пальпация (диагностика, проводимая путем ощупывания) может помочь диагностировать рак молочной железы. Пальпация по-прежнему является важным методом раннего скрининга рака молочной железы. С другой стороны, изучение раковых клеток показывает, что они мягче, чем здоровые эпителиальные клетки, из которых они происходят, что, вероятно, делает их более способными к метастазированию в плотные ткани человека. Авторы нового исследования из Лейпцигского университета (Leipzig University) попытались разобраться в этом парадоксе и опубликовали свои выводы в научном журнале Nature Physics.
Актуальность исследования
Чтобы продолжать рост в здоровой ткани, опухоль должна вытеснить окружающую ткань. Для этого опухоль должна создавать механически стабильное сопротивление, чтобы получить пространство. С другой стороны, высокая степень деформируемости отдельных раковых клеток выгодна для вторжения в другие ткани. Эти противоречивые требования удовлетворяются в злокачественных опухолях, поскольку раковые клетки становятся механически более неоднородными и более мягкими, принимая ранее неизвестное новое материальное состояние, которое сочетает в себе преимущества твердых и жидких тел.
Физик Томас Фус (Thomas Fuhs), автор исследования, объясняет: «Образцы опухоли молочной железы и шейки матки пациентов демонстрируют более широкий спектр механических свойств, что подталкивает раковые клетки к более мягким клеткам, даже хотя вся опухоль остается сплошной массой».
Раковые клетки принимают неизвестное до сих пор состояние, чтобы облегчить метастазирование
С помощью компьютерного моделирования исследователи обнаружили в опухолях небольшие островки жестких неподвижных раковых клеток, окруженных множеством подвижных мягких клеток. Мягкие клетки могут двигаться свободно, почти как жидкость, а жесткие клетки блокируют движение друг друга. Скопления раковых клеток в опухоли образуют новое материальное состояние, в котором достаточно лишь нескольких твердых островков твердых клеток в жидкой среде мягких, чтобы ткань вела себя как механически стабильное твердое тело, а не как жидкость, несмотря на то, что большинство из них подвижные, мягкие раковые клетки. Островки твердых клеток соединены мостиками механических мягких клеток. Это состояние стабилизирует ткань в достаточной степени, чтобы обеспечить рост опухоли, в то же время предоставляя достаточно места для мягких.
Практическая значимость работы
«Результаты нашего исследования дают существенное новое представление о биологии опухоли или, точнее, о метастатическом каскаде. Новое понимание механики раковых клеток и опухолевой ткани демонстрирует, что физика рака является важным элементом в понимании развития опухоли», — заключает Фус.
Авторы другого исследования утверждают, что раковые клетки вырабатывают уникальную форму коллагена, защищающую их от иммунного ответа.
Миграция через небольшие пространства делает раковые клетки более агрессивными