是什么让癌细胞扩散？

为什么有些癌细胞能脱离肿瘤并扩散到远端身体部位？最近，来自美国密歇根大学的一组肿瘤学家和工程师合作，帮助我们解开这个重要的问题。相关研究结果发表在五月十八日的《Scientific Reports》。

　　

生物通报道：为什么有些癌细胞能脱离肿瘤并扩散到远端身体部位？最近，来自美国密歇根大学的一组肿瘤学家和工程师合作，帮助我们解开这个重要的问题。延伸阅读：FASEB J：一个基因可帮助乳腺癌细胞扩散 。

当癌症扩散或转移时，它是致命的。不是所有的细胞都具有通过身体的相同能力，但研究人员还不明白其中的原因。

五月十八日发表于《Scientific Reports》的一项研究中，研究人员描述了一种新的装置，能够根据细胞移动的能力来分选它们。然后，研究人员分选出高度移动的细胞，并开始在分子水平上分析它们。

本文共同第一作者、密歇根大学医学院科学家培养计划的博士生Steven G. Allen指出：“之前，人们已经使用微流控设备来观察细胞的运动，但故事一般就这样结束了。我们开发出一种装置，可分离移动的细胞，并使我们能够确定这些高度移动的细胞的基因表达（相比较不太移动的细胞）。通过研究活细胞中的这些差异，我们希望知道，是什么使一些癌细胞能够扩散到身体的其他部位。”

高度移动的细胞被认为是更具攻击性的细胞，可造成转移。通过了解这些细胞如何扩散，研究人员认为他们可以制定防止癌症转移的靶向治疗方案。

本文共同第一作者、密歇根大学工程学院电气工程和计算机科学博士后Yu-Chih Chen说：“采用先进的微加工技术，我们可以构建相当于细胞大小的微结构。然后，我们可以在芯片上以单细胞的分辨率操纵活细胞。使用这种技术，我们可以研究单个癌细胞之间的差异，而传统的方法只能研究细胞的集体平均行为。”

单个癌细胞之间的差异，是“癌症如何演化出对目前治疗耐受或复发”的一个重要方面。

本文共同资深作者、密歇根大学综合癌症中心乳腺肿瘤研究项目主任Sofia D. Merajver 博士称：“原发肿瘤并不会杀死患者。是转移肿瘤夺去了患者的生命。了解哪些细胞有可能转移，可以帮助我们为患者直接提供更有针对性治疗方案。”

研究人员相信，这种设备可以帮助医生了解每位患者的癌症。是患者肿瘤中的哪些细胞真正造成了破坏？是大量的侵袭性细胞吗？还是那些用治疗可靶定的单个细胞上的特定标记或变体？

本文共同资深作者、密歇根大学工程学院Lurie纳米制造设施主任、电气工程恶化计算机科学教授Euisik Yoon博士指出：“这项工作通过将工程学和生物学知识相结合，演示了研究癌细胞转移的一种巧妙的方法。”

Yoon补充说：“在过去的几十年里，工程师们开发出具有更好分辨率、高灵敏度、选择性和更高吞吐量的生物学工具。然而，没有引人叹服的应用程序，这些工程学工具有什么实际意义。我们实验室的目标是开发某种工具，可以广泛用于生物群落，最终影响患者的临床护理。”

在这项工作中，研究人员在各种类型的癌细胞系中进行了广泛研究。这种新的设备被设计来追踪细胞如何移动，通过它们的运动分选单个细胞。它有一系列瓶颈，模仿癌细胞通常经过的淋巴系统。不同于其他类似的设备，在这种项研究中，捕获和分选细胞可以收获活细胞用于进一步的研究和分析。

在使用侵袭性转移性乳腺癌细胞的一项测试当中，研究人员能够根据细胞的运动分选它们，收集分选的细胞，并让它们再次通过设备。在反复试验中，细胞保持相同的高度流动特点。研究人员显微镜下观察还发现，更多的移动细胞具有转移细胞的形貌和特征，并表达明显更高水平的转移性癌相关标志物。

Merajver解释说：“了解导致一些癌细胞离开原发肿瘤并转移的具体差异，对于开发和测试抗肿瘤转移策略，是很有好处的。”当然，在该装置开始影响临床护理之前，还需要进一步的测试和验证。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Single-cell Migration Chip for Chemotaxis-based Microfluidic Selection of Heterogeneous Cell Populations
Abstract: Tumor cell migration toward and intravasation into capillaries is an early and key event in cancer metastasis, yet not all cancer cells are imbued with the same capability to do so. This heterogeneity within a tumor is a fundamental property of cancer. Tools to help us understand what molecular characteristics allow a certain subpopulation of cells to spread from the primary tumor are thus critical for overcoming metastasis. Conventional in vitro migration platforms treat populations in aggregate, which leads to a masking of intrinsic differences among cells. Some migration assays reported recently have single-cell resolution, but these platforms do not provide for selective retrieval of the distinct migrating and non-migrating cell populations for further analysis. Thus, to study the intrinsic differences in cells responsible for chemotactic heterogeneity, we developed a single-cell migration platform so that individual cells’ migration behavior can be studied and the heterogeneous population sorted based upon chemotactic phenotype. Furthermore, after migration, the highly chemotactic and non-chemotactic cells were retrieved and proved viable for later molecular analysis of their differences. Moreover, we modified the migration channel to resemble lymphatic capillaries to better understand how certain cancer cells are able to move through geometrically confining spaces.