癌细胞采用迄今为止未知的状态来促进转移

正如埃伯斯纸莎草纸中描述的古埃及人已经知道，触诊-感觉硬化的肿块-可以帮助诊断乳腺癌。触诊仍然是乳腺癌早期筛查的重要因素。另一方面，对单个癌细胞的测量表明，它们比它们所衍生的健康上皮细胞更柔软，这可能使它们能够更好地在致密的人体组织中转移。由莱比锡大学软物质物理系领导的一个国际合作项目触及了这一明显悖论的根源，现在已经将其发现发表在《自然物理学》杂志上。

为了在健康组织中生长，肿瘤必须取代周围组织。为此，它必须产生机械稳定的电阻以获得空间。另一方面，单个癌细胞的高度变形性有利于侵入其他组织。这些相互冲突的需求在恶性肿瘤中得到满足，因为癌细胞在机械上变得更加异质和柔软，采用以前未知的新材料状态，结合了固体和液体的优点。

来自莱比锡大学软物质物理系的物理学家ThomasFuhs博士是该研究的主要作者，他解释说：“乳腺癌和宫颈肿瘤患者样本显示出更大的机械特性谱，即使整个肿瘤仍然是一个固体，也会将癌细胞推向更柔软的细胞。

在计算机模拟的驱使下，研究人员在癌细胞簇中发现了一些坚硬、不动的细胞的小岛，周围环绕着许多运动、柔软的细胞。软细胞可以自由移动，几乎像液体一样，而坚硬的细胞会阻挡彼此的运动，像漏斗中的咖啡豆一样相互干扰。肿瘤中的癌细胞簇形成一种新的物质状态，其中在软细胞的流体环境中，只有少数坚硬细胞的固体岛足以使组织表现为机械稳定的固体而不是液体，尽管大多数是可移动的软癌细胞。硬细胞的孤岛通过软细胞的机械应力桥连接。这种状态充分稳定组织以允许肿瘤生长，同时为柔软的运动细胞从肿瘤中突破形成转移提供足够的空间。

“在乳腺肿瘤中，变得更软的细胞实际上形成了比原始组织更硬的结构的悖论只是一个明显的矛盾。这种效果进一步增强，因为在这里，健康乳房中非常柔软的脂肪细胞与比健康上皮细胞更柔软的细胞进行比较，但仍然比脂肪细胞硬得多，“莱比锡大学的JosefAlfonsKäs教授解释说。

在其他癌症中，例如子宫颈癌，健康和肿瘤组织的宏观僵硬性没有差异。然而，即使在这些癌症中，单个癌细胞弹性的分布也更广泛，导致新的机械状态，允许机械稳定的肿瘤包含能够转移的高度运动细胞。研究人员认为，对于所有实体瘤来说，这可能是正确的，因此所有癌症患者的92%都是如此。

“我们的研究结果为肿瘤生物学或更准确地说是转移级联提供了重要的新见解。对癌细胞和肿瘤组织力学的新见解表明，癌症的物理学是理解肿瘤进展的重要因素，“Fuhs解释说，他补充说，肿瘤中的细胞是否保持完全卡住，如健康组织中的细胞，或者由于癌细胞的软化而能够解开，可以决定肿瘤是否转移。

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