我們闡明了細(xì)胞如何感知和響應(yīng)在健康和患病患者體內(nèi)常見的生理相關(guān)流體粘度水平。我們還表明，當(dāng)預(yù)先暴露于升高的流體粘度時(shí)，細(xì)胞具有形成記憶的能力。我們相信這些發(fā)現(xiàn)將迫使癌癥力學(xué)生物學(xué)以外的其他領(lǐng)域的研究人員將流體粘度視為調(diào)節(jié)細(xì)胞反應(yīng)的關(guān)鍵物理信號(hào)。”
Konstantinos Konstantopoulos 博士，該研究的首席研究員，William H. Schwarz 化學(xué)和生物分子工程教授，生物醫(yī)學(xué)工程和腫瘤學(xué)教授，約翰霍普金斯金梅爾癌癥中心侵襲和轉(zhuǎn)移計(jì)劃成員
該研究結(jié)果揭示了一種促進(jìn)癌細(xì)胞傳播的新機(jī)制，于 11 月 2 日發(fā)表在《自然》雜志上，并為正在進(jìn)行的研究提供了一個(gè)框架，該研究可能最終導(dǎo)致識(shí)別潛在的新靶點(diǎn)來對(duì)抗癌癥轉(zhuǎn)移。
近半個(gè)世紀(jì)以來，盡管體液粘度失調(diào)與許多疾病相關(guān)，但迄今為止對(duì)癌細(xì)胞傳播的研究主要是使用類似于水的低粘度液體進(jìn)行的，最近畢業(yè)的 Kaustav Bera 博士解釋說來自康斯坦托普洛斯實(shí)驗(yàn)室和該研究的第一作者。“人們的預(yù)期是，由于在更粘稠的液體中存在更多的阻力，癌細(xì)胞不會(huì)有效地移動(dòng)或轉(zhuǎn)移，但我們發(fā)現(xiàn)情況恰恰相反，”她說。
研究人員揭示了細(xì)胞如何感知和響應(yīng)粘度升高的物理信號(hào)，以及控制細(xì)胞形狀和細(xì)胞內(nèi)組織并參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的細(xì)胞骨架如何與離子通道和離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(引導(dǎo)細(xì)胞流動(dòng)的蛋白質(zhì))協(xié)作。帶電分子穿過細(xì)胞膜——在高粘度下介導(dǎo)有效遷移。
細(xì)胞外粘度隨著正常細(xì)胞和癌細(xì)胞分泌的大蛋白質(zhì)的降解以及由于原發(fā)性腫瘤生長(zhǎng)導(dǎo)致的淋巴管引流受損而升高。研究人員發(fā)現(xiàn)，較高的阻力環(huán)境推動(dòng)了更密集的肌動(dòng)蛋白網(wǎng)絡(luò)的形成，從而促進(jìn)了離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的局部富集，這些離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與水通道合作，促進(jìn)水的吸收，促進(jìn)細(xì)胞腫脹并增加膜張力。在細(xì)胞的前沿，這種增加的膜張力激活了一個(gè)信號(hào)通路，其中包括一個(gè)稱為 TRPV4 的離子通道，它可以感知物理信號(hào)。流體粘度指示細(xì)胞打開其 TRPV4 通道，促進(jìn)鈣的攝入，從而增強(qiáng)細(xì)胞的生力能力并最終驅(qū)動(dòng)細(xì)胞更快的運(yùn)動(dòng)。
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