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Lo studio scopre il meccanismo meccanico novello delle cellule tumorali metastatiche in substrati di rigidezza differente

Durante la metastasi, le cellule tumorali attivamente interagiscono con i microenvironments di nuovi tessuti. Come le cellule tumorali metastatiche rispondono ai nuovi ambienti nei tessuti secondari è una domanda cruciale nella ricerca sul cancro ma ancora rimane evasivo. Recentemente, i ricercatori dall'università di Hong Kong di scienza e tecnologia (HKUST), con i loro collaboratori internazionali, hanno scoperto un meccanismo meccanico novello delle cellule tumorali metastatiche in substrati di rigidezza differente, in grado di contribuire a sviluppare gli strumenti diagnostici per le cellule tumorali e la terapeutica metastatiche del cancro.

Questo studio è stato pubblicato nel giornale delle lettere di chimica fisica il 18 settembre 2020.

Nello studio, il gruppo dei ricercatori, piombo da prof. Hyokeun Park, assistente universitario al dipartimento di fisica ed alla divisione di scienze biologiche, HKUST, ha imitato la rigidezza meccanica di diversi tessuti dal cervello molle per disossare facendo uso dei substrati del poliacrilammide (PAA) ed ha misurato le risposte meccaniche di singole celle di cancro al seno metastatiche (celle MDA-MB-231) in rapporto a rigidezza differente, facendo uso delle tecniche di rappresentazione avanzate e delle pinzette magnetiche avanzate che gruppo di prof. Park sviluppato in HKUST.

Facendo uso dei sensori di tensione della unico molecola, hanno trovato che le celle di cancro al seno metastatiche cambiano la loro tensione nelle aderenze focali contro la rigidezza per adattare i nuovi ambienti mentre le celle normali del petto (celle di MCF-10A) tengono la simile tensione indipendentemente da rigidezza. Egualmente hanno misurato la viscoelasticità di singole celle di cancro al seno metastatiche facendo uso delle pinzette magnetiche ed hanno trovato che le cellule tumorali metastatiche diventano più elastiche sui substrati più rigidi mentre la viscoelasticità delle celle normali rimane simile.

Questi risultati indicano che le celle di cancro al seno metastatiche hanno più forte capacità di adattarsi agli ambienti meccanici di diversi tessuti.

Come faccia le celle di cancro al seno metastatiche migrano e proliferano i tessuti secondari di rigidezza diversa dalla morbidezza all'interfaccia dura del tessuto come il cervello disossare è una domanda cruciale nella ricerca sul cancro. Il nostro lavoro indirizzato come le celle di cancro al seno metastatiche proliferano il substrato di rigidezza variante da 1kPa (simile al cervello) a 50GPa (simile all'osso) e noi hanno scoperto che le cellule tumorali metastatiche cambiano la loro viscoelasticità secondo l'ambiente fisico per adattare il loro nuovo ambiente fisico e per sopravvivere al loro nuovo ambiente. Ciò è uno di grandi risultati nella fisica e in mechanobiology del cancro. I risultati contribuiranno a sviluppare gli strumenti diagnostici per le cellule tumorali e, finalmente, il trattamento metastatici di cancro.„

Prof. Hyokeun Park, assistente universitario al dipartimento di fisica ed alla divisione di scienze biologiche, HKUST

Questo lavoro è stato fatto in collaborazione con prof. Ching-Hwa Kiang alla Rice University, il professor giugno CHU agli istituti di Shenzhen di tecnologia avanzata e prof. Ofelia Tsui nel dipartimento di fisica di HKUST.

Il gruppo pianificazione sviluppare un kit diagnostico del cancro che usa il meccanismo per misurare la tensione delle cellule tumorali potenziali viventi a rigidezza differente, che sarà molto più semplice e più facile da usare degli strumenti attuali di diagnosi per le cellule tumorali metastatiche. Tale meccanismo potrebbe anche essere usato per sviluppare una prova della droga selezione affinchè il cancro metastatico vedi come l'aderenza focale e la viscoelasticità delle cellule tumorali metastatiche rispondono alle droghe differenti e trovano la droga più efficace per loro.

Source:
Journal reference:

Tian, F., et al. (2020) Mechanical Responses of Breast Cancer Cells to Substrates of Varying Stiffness Revealed by Single-Cell Measurements. Journal of Physical Chemistry Letters. doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c02065.