Brystkræftceller bruger magt til at åbne kanaler gennem væv

At forske i, hvordan kræftformer vokser og spredes, er konventionelt blevet udført på todimensionelle, flade cellekulturer, hvilket er meget forskelligt fra den tredimensionelle struktur af celler i kroppen. 3D-cellekulturer, der inkorporerer vævsmateriale, er blevet udviklet, men metoderne til at måle, hvordan kræftceller bruger kraft til at sprede sig, har manglet.

Nu har forskere udviklet en ny metode til 3D-kultur til nøjagtigt at kvantificere, hvordan kræftceller genererer kræfter til at sprede sig i væv. "Vi har anvendt metoden til undersøgelse af tidlig progression af brystkræft," siger Juho Pokki, en hovedforsker ved Aalto Universitet, der ledede forskningen.

Denne undersøgelse, et samarbejde mellem forskere ved Aalto University og Stanford University, blev offentliggjort i tidsskriftet Nano Letters .

Nanosfærer måler kraftimpulser, der akkumuleres til stærkere kræfter

En primær tumor kan dannes inde i brystets brystkanal, hvor kræftcellerne er begrænset af en speciel membran, kaldet en basalmembran. Brystkræftceller er større end porerne i disse membraner, så de skal bryde igennem for at sprede sig til andre væv. Tidligere troede forskere, at celler bruger enzymer til at opløse membraner, men nu er det underforstået, at brystkræftceller bruger en anden mekanisme, der involverer cellulære fremspring til at passere gennem membranerne.

"I denne mekanisme bruger brystkræftceller kræfter genereret af fremspringene til at åbne kanaler inde i membranmaterialet. Derefter trænger kræftcellerne ind i det omgivende væv og kan rejse videre til blodkarrene for at sprede sig til resten af ​​kroppen. Faktisk , er blodkarrene også omgivet af en basalmembran. Brystkræftceller bruger potentielt en lignende mekanisme til at bryde igennem i disse basalmembraner," forklarer Pokki. "Professor Ovijit Chaudhuris gruppe i Stanford fandt oprindeligt denne fremspringsmekanisme i 2018. Samarbejdet med hans gruppe har været nøglen til den fysiologiske betydning af dette arbejde," siger Pokki.

Den nye undersøgelse bruger 3D-cellekulturer sammensat af brystkræftceller og standardbasalmembranmateriale. Inden for 3D-kulturerne indlejrede forskere to typer biokompatible sfærer:en type bevægede sig sammen med kræfter genereret af kræftceller, og den anden type målte kraftbegrænsende mekanik. Et modificeret fluorescensmikroskop blev brugt til at tage videoer af disse kugler og spore dem på nanoskala.

Dette gjorde det muligt for forskerne at måle de kraftimpulser, der kommer fra kræftceller. "Tidligere undersøgelser havde målt bevægelse af cellulære fremspring over længere perioder, men vores undersøgelse viste, at meget kan ske på bare 15 minutter. Vi så nanoskalabevægelse og kraftimpulser inden for få sekunder, hvilket er opsigtsvækkende. Desuden akkumuleres disse impulser. , hvilket resulterer i stærkere kræfter på membranmaterialet," siger Pokki.

"Dette er i øjeblikket den mest nøjagtige metode til at måle, hvordan cellulære kræfter genereres i 3D-kultur," tilføjer Pokki.

Mod mere effektiv og personlig udvikling af lægemidler

Brystkræft er den mest almindelige kræftform for kvinder på verdensplan. Hvert år bliver mere end 350.000 kvinder diagnosticeret med brystkræft alene i EU.

Udvikling af medicin mod brystkræft er dyrt, langsomt og ofte ineffektivt, da færre end 5 % af lægemiddelkandidater, der er udvalgt ved hjælp af 2D-cellekulturer og dyreforsøg, viser sig at være effektive i kliniske forsøg på mennesker.

"Vores metoder giver mere nøjagtige beregningsdata om cellulære kræfter under invasion af brystkræftceller. Vores gruppe kombinerer metoderne med mikroskopiteknologi for at gøre eksperimenter inden for 3D-cellekultur mere reproducerbare. Jeg tror på, at den teknologiske udvikling i sidste ende vil sætte skub i den prækliniske forskning Vi har allerede startet et relateret projekt inden for personlig kræftmedicin," afslører Pokki. + Udforsk yderligere

Brystkræftstamceller kan bruge en arteriolær niche til at forberede sig på metastaser