编辑推荐：
肿瘤细胞集体迁移增强侵袭和转移潜能，但其机制不明。研究人员以三维微肿瘤为模型，结合计算模型 MSMM 研究细胞突起力与细胞间黏附的相互作用。发现突起力和细胞间黏附决定迁移模式，该成果为理解肿瘤迁移提供新视角。
在肿瘤研究领域，癌细胞的迁移和转移一直是令人头疼的难题。想象一下，癌细胞如同狡猾的 “侵略者”，在人体这个 “庞大王国” 里肆意闯荡，严重威胁着生命健康。集体迁移（Collective migration）作为癌细胞迁移的一种特殊方式，就像是癌细胞们 “组团作战”，大大增强了它们的侵袭和转移潜能。然而，一直以来，驱动癌细胞集体迁移行为的内在机制，以及调控肿瘤迁移可塑性的关键因素，就像隐藏在重重迷雾中的秘密，让科研人员难以捉摸。正是为了揭开这些神秘的面纱，探索癌细胞集体迁移背后的真相，研究人员踏上了这场意义重大的科研之旅。
来自未知研究机构的科研人员针对这一难题展开了深入研究。他们将目光聚焦在细胞突起力（cellular protrusion force）和细胞 - 细胞黏附（cell - cell adhesion）之间的相互作用上。在研究中，科研人员以集体迁移的三维微肿瘤（three - dimensional microtumors）为模型，这种模型拥有明确的微环境，就像是为癌细胞打造了一个便于观察和研究的 “小舞台”。同时，他们还开发了基于细胞 Potts 模型（cellular Potts model）并在 CompuCell3D 中实现的计算机模拟多尺度微肿瘤模型（MSMM，multi - scale microtumor model） ，以此来深入探究癌细胞集体迁移的潜在机制。
研究结果显示，不同大小的微肿瘤在面对缺氧诱导分泌组（hypoxia - induced secretome）时，会展现出截然不同的迁移模式。大微肿瘤由于自身内在的缺氧环境，呈现出定向迁移（directional migration）的特征；而小微肿瘤在接触到缺氧分泌组后，则表现为径向迁移（radial migration）。进一步研究发现，足够的细胞突起力对于微肿瘤的径向和定向集体迁移都至关重要。当产生足够的细胞突起力时，它会推动相邻细胞向不同方向集体移动，从而形成径向迁移。在迁移的肿瘤内部，强大的细胞 - 细胞黏附能够增强细胞极性（cell polarity）的排列，打破突起力的对称角分布，最终促使微肿瘤发生定向迁移。
此次研究成果意义非凡。一方面，它为人们理解集体迁移如何响应不同的微环境刺激提供了基础性的见解，就像为研究癌细胞迁移打开了一扇新的大门；另一方面，研究中所使用的计算和实验模型具有很强的适应性，能够应用于各种不同的场景，这为深入探究癌症迁移机制提供了有力的工具，有望为未来癌症治疗策略的制定提供全新的思路和方向。该研究成果发表在《Biophysical Journal》上。
研究人员在开展研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先是构建集体迁移的三维微肿瘤模型，为研究提供了一个可控的实验对象；其次是开发基于细胞 Potts 模型并在 CompuCell3D 中实现的多尺度微肿瘤模型（MSMM），利用计算机模拟对实验现象进行深入分析。
下面详细介绍研究结果：
- 不同大小微肿瘤的迁移模式差异：通过对比大微肿瘤和小微肿瘤在缺氧诱导分泌组作用下的迁移情况，发现大微肿瘤因内在缺氧而定向迁移，小微肿瘤则呈现径向迁移。这一结果是通过对不同大小微肿瘤在特定微环境中的实时观察得出的，揭示了肿瘤大小与迁移模式之间的关联。
- 细胞突起力对迁移模式的影响：研究表明，充足的细胞突起力是微肿瘤径向和定向集体迁移的关键。当细胞突起力足够时，会推动相邻细胞集体向不同方向移动，进而形成径向迁移。这一结论是在对微肿瘤细胞突起力进行调控，并观察其对迁移模式影响的实验基础上得出的。
- 细胞 - 细胞黏附在迁移模式中的作用：在迁移的肿瘤内部，强细胞 - 细胞黏附能增强细胞极性的排列，打破突起力的对称角分布，最终导致微肿瘤定向迁移。研究人员通过改变细胞 - 细胞黏附强度，观察微肿瘤迁移方向的变化，从而得出这一结论。
在研究结论和讨论部分，研究人员总结了细胞突起力和细胞 - 细胞黏附在集体迁移模式中的关键作用。这两种因素相互协作，共同决定了微肿瘤在不同微环境下的迁移模式。这不仅加深了人们对肿瘤细胞迁移机制的理解，而且为未来开发针对肿瘤转移的治疗方法提供了潜在的靶点。例如，通过调节细胞突起力或细胞 - 细胞黏附，有可能抑制肿瘤细胞的迁移和转移，为癌症治疗带来新的希望。此外，研究中建立的计算和实验模型，为后续研究癌症迁移提供了通用的方法和平台，能够在不同的场景下进行拓展和应用，对于推动癌症研究领域的发展具有重要意义。总之，这项研究成果为肿瘤迁移机制的研究开辟了新的方向，在癌症研究和治疗领域具有广阔的应用前景。
