Lernen, wie Krebs-Zellen, die zusammenarbeiten, zu vermehren und zu metastasieren

Krebszellen sind dafür bekannt, zu migrieren und gemeinsam Netzwerke bilden, die Funktion als Kanäle, die Zugang zu Nährstoffen und Blutgefäße. Jetzt haben Forscher in Japan generiert haben ähnlich groß angelegte Strukturen von Krebszellen im Labor und gewinnen so ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Kräfte und Ihrer Wechselwirkungen.

Proliferierende Zellen, die oft zusammenarbeiten, um zu bilden selbst-vorteilhaft large-scale Strukturen; diese sind bakterielle Biofilme, die schützende Epithel-Monolayer oder auch komplexere Einstellungen, wie z.B. Endothelzellen der Kapillaren. Maligne Zellen in einem Prozess namens vasculogenic Mimikry, bilden Strukturen, die den Zugang zu Nährstoffen, die für das Tumorwachstum und die Blutgefäße, die für die Metastasierung. Die biochemischen und biophysikalischen Mechanismen sind nicht gut verstanden, wie dieses zielgerichtete Verhalten war schwer zu reproduzieren experimentell bis jetzt.

In einer Studie, veröffentlicht in der Biophysical Journal im März 2020, Forscher von der Universität von Osaka in Zusammenarbeit mit Advanced ICT Research Institute, der National Institute of Information und Communications Technology (NICT) haben gezeigt, dass migration und großräumige Struktur die Bildung von Krebs-Zellen gewachsen auf Matrigel Substrat, und haben sich einfach entwickelt simulierten Modelle zu reproduzieren, die Ihre Beobachtungen.

Die Forschung Mannschaft, die zuerst kultivierten HeLa-Zellen, einer Sorte, die von Epithel-wie Gebärmutterhalskrebs Zellen auf Matrigel, eine gallertartige protein-Mischung ähnlich der extrazellulären Umgebung in vielen Geweben, und zeigte, dass die Zellen migrieren aggressiv und bilden sich großräumige Strukturen. Dies war bisher schwierig zu erreichen, in-vitro HeLa-Zellen sind relativ nicht-bewegliche auf Glas. Die Verwendung von time-lapse-imaging analysierten Sie die Zelle, migration Muster und quantifiziert die großflächige Strukturen mit einer zwei-Punkt-Korrelationsfunktion.

„Wir haben beobachtet, dass HeLa-Zellen stellte erstmals erhöhte Motilität auf Matrigel, die später sank, nachdem Sie eingebunden in ein räumlich ausgeprägte Struktur hat“, erklärt Dr. Tokuko Haraguchi, senior researcher am NICT. „Wir haben auch festgestellt, dass HeLa-Zellen in unmittelbarer Nähe bildeten Brücken zwischen zellverbänden, und die Strukturen wurden gebildet, die in einer Zell-Dichte-abhängigen Art und Weise.“

Zur Erklärung dieser Ergebnisse entwickelten die Forscher ein simuliertes Modell, in dem Zellen Wandern und interagieren mit zwei unterschiedlichen Kräften ist: remote-Kräfte, die wirken auf Entfernung durch Substrat-Verformung, und die Kontaktkräfte zwischen den Zellen in die körperliche Nähe. Durch die gezielte Aktivierung dieser Kräfte, Sie modelliert die drei Arten von Strukturen—Inseln, Netzwerk-Strukturen und Kontinenten—je nach Zelldichte.