Tumors fysik:Kræftceller bliver fluidiseret og klemmer gennem væv

Arbejde med kolleger fra Tyskland og USA, forskere ved Leipzig Universitet har opnået et gennembrud inden for forskning i, hvordan kræftceller spredes. I forsøg, teamet af biofysikere ledet af professor Josef Alfons Käs, Steffen Grosser og Jürgen Lippoldt demonstrerede for første gang, hvordan celler deformeres for at bevæge sig i tætte tumorvæv og presse sig forbi naboceller. Forskerne fandt ud af, at motile celler arbejder sammen for at fluidisere tumorvæv.

Käs ledede forskningsprojektet i samarbejde med professor Lisa Manning fra Syracuse University (US) og professor Bahriye Aktas fra Leipzig University Hospital. De har nu offentliggjort deres resultater i Fysisk gennemgang X , et førende tidsskrift, der primært publicerer banebrydende forskningsresultater.

"Disse første observationer af en faseovergang i humane tumorer ændrer vores grundlæggende begreber om tumorprogression og kan forbedre kræftdiagnose og terapi, "sagde Käs, som har studeret kræftcellers fysiske egenskaber i årevis. Han sagde, at forskningen viste, at humane tumorer indeholder faste og flydende celleklynger, hvilket ville være et gennembrud i forskernes forståelse af tumormekanik. Han tilføjede, at resultaterne danner grundlag for den første procedure, hvormed der allerede kan påvises metastatiske kræftceller i tumoren.

I tumorprøver fra patienter på Leipzig Universitetshospital, forskerne fandt regioner med bevægelige celler såvel som stabile, fastlignende områder uden cellebevægelse. Fra et fysisk synspunkt, celler bør ikke kunne bevæge sig i den tætte tumormasse - tumorer er så tæt overfyldte med celler, at bevægelse ville blive hæmmet i noget typisk materiale.

Forskerne udviklede derfor en ny tilgang til levende tumormikroskopi ved fluorescensfarvning af humane tumorprøver umiddelbart efter operationen, giver dem mulighed for at observere cellebevægelse live. Dette fik dem til at opdage, at i modsætning til alle tidligere fund, denne cellemotilitet finder faktisk sted og er forbundet med stærk nuklear deformation. De observerede, hvordan celler og deres kerner bogstaveligt talt presser sig gennem vævet ved at blive stærkt deformerede.

"Celler i biologiske væv opfører sig meget som mennesker i en bar. Ved lave tætheder, de kan bevæge sig frit. Imidlertid, bevægelse bliver vanskelig, når tingene bliver meget overfyldte. Men selv i en overfyldt bar, du kan stadig klemme forbi, hvis du vender sidelæns. Det er præcis den effekt, vi ser i tumorvæv, "sagde Käs. Forskerne mener, at denne faseovergang forklarer, hvordan celler kan bevæge sig og formere sig i en tumor, til sidst fører til metastase. Væskevævet viste langstrakt, deformerede celler og kerner. Statiske billeder af aflange celle- og nukleare former kan således tjene som et fingeraftryk for metastatisk aggressivitet af en tumor.

"Dette er spektakulære resultater fra kræftfysikkens område. Vi skal nu undersøge, om væskeområderne kan forudsige tumoraggressivitet. Her har vi fundet en kræftmarkør, der angiver aktiv, bevægelige områder, og det er baseret på en simpel fysisk mekanisme, "sagde Steffen Grosser. Professor Käs er i øjeblikket i gang med et klinisk forsøg for at undersøge potentialet for celle og nuklear form som en ny tumormarkør, der kunne bruges til at undersøge og behandle patienter på en meget mere målrettet måde end tidligere.