癌症肿瘤并不总是像它们看起来那样“棘手”

在治疗担心患癌风险的患者时，医生通常会建议进行手动检查，检查皮肤是否有硬块。这种常见的技术是一种广泛而有效的手术，但关于寻找什么——摸起来很硬或很硬的肿块——的指导实际上暴露了医学领域关于肿瘤如何工作的一个重要矛盾。
事实上，肿瘤可能从外部感觉是硬的，但研究表明，组织内的单个细胞并不是均匀坚硬的，甚至在不同的肿瘤中，它们的柔软程度也不尽相同。然而，直到现在，癌症研究人员还不明白肿瘤是如何同时具有刚性和软性的。
东北物理学研究人员发表了一篇论文今年8月回答了这个问题。肿瘤内的不同细胞具有不同的柔软度，这一观点被称为力学异质性。东北大学物理系五年级博士生李新智(音)应用了一个成熟的模型来研究其影响。

“我们的想法是，如何使用一些模型来模拟这种异质性，并研究异质性对力学的影响，”李说。“这种可变性如何影响系统的集体行为?”
他发现，当不同柔软度的细胞均匀分布在整个肿瘤中，它不会形成医生在真实肿瘤中观察到的刚性肿块。但是，当较软的细胞被非常明确地组织成链状结构时，尽管单个细胞非常柔软，但整体质量仍然是刚性的。
李在实验室做了这项工作马克斯Bi他是东北大学的物理学助理教授，在那里他们专注于一个相对较新的科学领域，称为生物物理学，或软物质物理学。许多项目不是研究量子力学或纳米材料等传统物理主题，而是专注于生物医学应用。
Bi说，这些细胞似乎在以某种方式交流，并有意地将自己组织在这些链中，以创造整体的刚性质量。
“就像它们在说话一样，只不过这种说话不是通过化学手段，它们没有分泌化学物质，”毕说。“这是更机械的，是力量的传递。他们通过相互拉扯和推搡来交流。”
Li的二维模型将细胞视为一个多边形，其中每个细胞挤压其他细胞，形成它们之间的紧密连接。由于细胞是接触的，它们根据不同的柔软度相互施加机械力。每一种肿瘤在体内的表现方式都与它的硬细胞和软细胞的比例有很大关系。
Bi说，另一个重要的发现集中在恶性肿瘤的趋势，癌性肿瘤扩散到全身。
“有一件事非常重要，但经常被许多癌症研究人员忽视，那就是它是多么容易机械地入侵，”Bi说。“细胞入侵所需的刚性细胞比例是多少?当它们开始入侵时，它们是如何入侵的?”
当Bi谈到刚性细胞的比例时，他指的是这个视频这是一个模拟，使用了李的模型，观察肿瘤中刚性细胞的百分比，以及它如何影响癌症的扩散。在这里，每个方框顶部的数字与该例子中刚性细胞的百分比有关，移动的绿色细胞表示肿瘤侵入正常组织的容易程度。
尽管毕强调这篇论文的结果是纯理论的，但他希望与癌症研究人员合作来测试这些发现。
他说，如果科学家能够增加肿瘤内单个细胞的硬度，就可以防止肿瘤向身体其他部位扩散。一种可能的研究方法是将健康细胞和癌细胞一起培养，称为共培养，并开发一种控制它们的方法。
“阻止它们入侵的一种可能的方法是，如果你能以某种方式增加刚性细胞的百分比，这将从物理上阻止它们入侵，”毕说。“如果我们能够进行这项关于细胞混合和共培养的研究，我们就可以直接进行测试。”
在此之前，Bi说李的模型适用于这一研究领域的许多主题——显然，将物理学引入生物学可以教会科学家很多东西。