新研究探索癌细胞如何在人体内扩散

几十年来，弄清楚人体内形成癌性肿瘤的确切原因一直是科学家们的目标，但了解癌细胞如何扩散也是对抗这种经常致命的疾病的关键。

癌症运动的渗透引擎模型表明，受限细胞通过在前缘吸收水并从后部排出水来移动，从而产生推进力。然而，调节这些细胞后部收缩的确切分子仍然难以捉摸。

发表在Nature Communications上的新研究(“Polarized NHE1 and SWELL1 regulate migration direction, efficiency and metastasis”)回答了关于细胞运动的问题，为未来癌症治疗提供了更多步骤。今年秋天加入宾厄姆顿大学托马斯·J·沃森工程与应用科学学院生物医学工程系的助理教授 Yizeng Li与来自约翰霍普金斯大学、马里兰大学、阿尔伯塔大学和西班牙庞培法布拉大学。

研究人员在三维矩阵中对乳腺癌细胞进行了实验，以研究它们的行为。正如之前证实的那样，一种叫做钠/质子交换剂 1 (NHE1) 的分子会导致水被吸收——但研究人员还发现，位于后面的另一种蛋白质，称为 SWELL1，以一种导致运动的方式极化细胞膜。

“我们清楚地表明，集中在前部的 NHE1 负责吸收水分，”李说。“在电池的后部，SWELL1 将去除氯化物——通过去除氯化物，它也会去除水。我们完成了关于水如何流入和流出的故事。”

Li 在密歇根大学安娜堡分校机械工程系获得博士学位，曾在约翰霍普金斯大学机械工程系和纳米生物技术研究所从事博士后研究。她的背景是理论力学和应用数学，并应用于生物物理学和力学生物学。

“机械生物学处于细胞生物学、物理学和力学的交界处。我的大部分工作都集中在细胞迁移、细胞体积控制和那些相关问题上，”她说。

“我为这项工作开发了数学模型。为了更好地理解癌细胞运动背后的生物物理学机制，我开发了一个基于生理学的模型，而不是一个基于现象的模型。该模型结合了流体动力学、细胞骨架结构和离子传输等微观细节。模型预测与实验数据非常吻合。”