移动中的癌细胞更喜欢“舒适的巡航”,遵循可预测的阻力最小的路径

范德比尔特大学(Vanderbilt)生物医学工程师团队的一项新研究显示,虽然癌细胞在转移过程中移动迅速,但它们在选择路径时却相当懒惰。

研究人员称,癌细胞的迁移决定了身体的哪条路径,这取决于它需要多少能量,它们选择在更广阔、更容易导航的空间中移动,而不是在更小、更狭窄的空间中移动,以减少移动过程中的能量需求。这些研究结果表明,能量消耗和代谢是转移转移的重要因素,这为近年来代谢组学和细胞代谢靶向研究作为一种预防转移的方法提供了依据。

这一发现发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的一篇新论文中,论文题为《细胞力学和约束调节的能量成本可以预测决策过程中的迁移路径》(energy costs regulated by cell mechanics and are predictive of migration path during decision)。

这项研究由科尼利厄斯·范德比尔特大学工程学教授辛西娅·雷哈特-金领导,是第一个对癌细胞转移过程中的能量消耗进行量化的研究,从而能够预测特定的迁移路径。这些新发现建立在莱茵哈特-金实验室(Reinhart-King Lab)今年早些时候发表的类似研究的基础上,该实验室发现了癌细胞在迁移过程中用来保存能量的“绘图”技术。

Cancer cell migration illustration一种癌细胞在胶原蛋白轨道上迁移,带有荧光生物标记物,显示细胞能量水平。(范德比尔特大学莱茵哈特-金实验室)

“这些细胞很懒。他们想搬家,但是他们会找到最简单的方法。”“通过操纵许多不同的变量,我们能够根据细胞移动所需的能量,追踪并预测细胞对体内阻力最小的路径的偏好。”

这篇论文的第一作者、研究生马修·扎诺特利(Matthew Zanotelli)使用了多种方法来测试和绘制细胞运动图,包括在细胞操纵每个癌细胞的机械特性、甚至是路径本身的物理特性时,通过一个迷宫状的路径跟踪细胞。

虽然这项新研究的范围主要集中在转移性癌细胞上,但扎诺泰利指出,这项研究的结果可能很快会对癌症之外的各种情况产生更广泛的影响。

扎诺泰利说:“这种细胞运动在其他情况下也会发生,比如在发炎和伤口愈合的时候。”“我们很高兴对能量和细胞迁移有了初步的了解,希望它能为未来更广泛的研究奠定基础。”

这项工作得到了美国国立卫生研究院GM131178基金的资助,并获得了辛西娅·雷哈特-金(Cynthia Reinhart-King)获得的NSF-NIH PESO奖(1740900);国家科学基金会研究生奖学金。dge – 1650441;NSERC发现奖助金(RGPIN-2018- 06214)和癌症研究协会下一代科学家奖学金。这项工作的一部分是在康奈尔纳米尺度设施(Cornell NanoScale Facility)进行的,康奈尔纳米尺度设施是国家纳米技术协调基础设施(National nano – coordination Infrastructure)的成员之一,由国家科学基金会(NSF)资助的ECCS-1542081。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.vanderbilt.edu/2019/09/13/on-the-move-cancer-cells-prefer-a-comfort-cruise-follow-predictable-paths-of-least-resistance/

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