ストラスブールの研究者らは、腫瘍細胞が蜂蜜のように血管内をよりよく流れるように流動性を適応させ、それによって体内に転移を形成する可能性があることを発見した。
これは現代の腫瘍学の大きな謎の 1 つです。がん細胞はどのようにして元の腫瘍を離れ、血液循環の混乱の中で生き残ることができるのでしょうか?この不活性ビーズのモデルから生きた腫瘍細胞に移行することによって、驚きが現れました。
研究者らは、行動に根本的な違いがあることを観察しました。 「ボールは障害物を乗り越えるために非常に素早く一時的に変形します。 スイス連邦工科大学チューリッヒ校の博士研究員ヴァレンティン・ゲンスビッテル氏は言う。 逆に、細胞はゆっくりとソーセージの形に変形し、小さな血管に流れ込みます。 »
弾性と粘度
この観察により、研究者たちは、弾性とは異なる忘れ去られていた物理的特性である粘度を追跡することになりました。弾性と粘度の微妙な違いを理解するには、アンチストレス ボールを絞ることと液体を流すことの違いを想像する必要があります。ボールには弾力性があります。押すと変形し、放すとすぐに元の形状に戻ります。粘度とは流動性、流れのことです。
水の流れを蜂蜜の流れと比べてみてください。水はそれほど粘度が高くなく、すぐに流れます。蜂蜜は非常に粘度が高く、抵抗してゆっくりと流れます。生きた細胞は蜂蜜に似ています。それらは単純な弾性物体ではありません。粘性もあります。それらの膜は、粘度と流れに影響を与える液体成分である細胞質を取り囲んでいます。
研究者らは、血管迷路を進むには、これらの転移が単に柔らかいだけではなく、流体である必要があることを理解しています。この仮説を確認するために、Valentin Gensbittel は特定の遺伝子の発現を変更して、機械的に異なるさまざまな種類の腫瘍細胞を取得しました。
こうして彼は、粘度に応じてグループ化された細胞のいくつかのカテゴリーを取得しました。流動性の高い細胞もあれば、粘性が高く、流れがあまり良くない細胞もありました。その後、血流を通ってその経路をたどりました。
転移カスケード
ここで彼は、真の機械的パラドックスを強調しました。つまり、最適な粘度は旅行全体を通じて同じではないということです。したがって、最初の段階である浸潤では、腫瘍細胞が血液中を移動します。腫瘍細胞は血管から血管へと移動し、組織に沈み込むにつれてどんどん狭くなります。
腫瘍細胞は蜂蜜のように小さな血管に流れ込むことがあります。 © (ヴァレンティン・ゲンスビッテル)
利点は流動性、流れの良さです。この研究では、低粘度セル (最も流動性の高いセル) がこの競争で大きな勝者であることが示されています。有名なソーセージの形状と、ゆっくりとしかし確実に変形する能力のおかげで、ソーセージはより多くの数で組織の奥深くまで侵入します。
« 粘度の低下により、細胞はより小さな直径の容器に流れ込むことができます。 ヴァレンティン・ゲンスビッテル氏はこう認めます。 遠く離れた臓器に到達し、そこで蓄積して転移巣を形成する可能性があります。 »
腫瘍細胞が小さな血管に詰まり、前に進むことができなくなったら、そこから抜け出す方法を見つけなければなりません。」 パイプ » 周囲の組織、たとえば肺に定着します。科学者はこの重要なステップを血管外漏出と呼んでいます。
直観的には、体液細胞はより容易に出てくるだろう、つまり、血管の壁を形成している内皮細胞の間をうまく滑り抜けるだろうと思うだろう。しかし、研究者たちはまったく逆のことを発見しました。粘度が高く、液体が最も少ないセルが最もよく機能します。
何のために ？なぜなら、腫瘍細胞は必ずしも自然に出てくるわけではないからです。これは、血栓が形成されて通路が妨害された場合に血液循環を回復する役割を果たす、血管を洗浄するための自然なメカニズムをハイジャックします。
腫瘍細胞は血管から排出されます。 © (ヴァレンティン・ゲンスビッテル)
ここで、がんの場合、必ずしも腫瘍細胞が血管から出てくるわけではなく、血管そのものが、あたかも血液の流れを妨害する血栓であるかのように、腫瘍細胞を排出することもあります。このメカニズムは、ストラスブール大学腫瘍生体力学チームの研究責任者、ジャッキー・ゲッツ氏のチームによっても過去に実証されています。 「血管壁を取り囲むように変形し、循環から積極的に血管壁を取り出すのは血管壁の細胞です。」
研究者らは、この能動的な排出メカニズムを引き起こすには、細胞が一定の抵抗力と一定の一貫性を発揮する必要があると考えています。したがって、流動性が高すぎる細胞はこのプロセスを活性化するのに苦労し、血管内に閉じ込められたままになります。
最後のステップは、転移の定着です。血液循環から放出された腫瘍細胞は増殖して転移部位を形成するはずです。今回は、最も優れていると思われる最も流動的なものです。研究者らは、さまざまな種類の腫瘍細胞を循環系の肺に向けて注射することにより、マウスでこのことを示した。
結果: 粘度の低い細胞は血管から出るのが難しくなりますが、最終的にはより大きく、より多くの転移巣を形成します。 「やや逆説的な結果が得られましたが、 ヴァレンティン・ゲンスビッテルは認める。 循環にとって有利なものは、撤退にとって不利ですが、成長にとっては再び有利になります。これらの暫定的な結果はまだ確認する必要があります。 »
この作品は権威ある雑誌に掲載されました 自然素材、強敵の肖像画を描きます。研究者の仮説は、がん細胞は体内を通過する各段階で粘度を調整することができ、ある障害物を通過するために液化し、別の障害物を通過するために硬化するというものである。 「そのような機能を備えた細胞は、転移カスケード全体を完了する上で非常に重要な利点を持つでしょう。」 ヴァレンティン・ゲンスビッテル氏はこう要約する。
患者の「機械的プロファイリング」に向けて
これらの結果により、がんとの闘いにおいて新たな戦線が開かれつつあります。転移の形成を阻止するためにその流動性に作用する薬剤を想像できるでしょうか? 「現時点では、薬物によって粘度を変えるために何ができるかについて、正確なアイデアはまだありません。」 ジャッキー・ゲッツ氏は、彼のチームが近々、この粘性によって細胞が免疫系に見えなくなるかどうかを解明しようとしていると述べている。
最も有望な応用はむしろ診断にある。研究者らは現在、ドイツの生物物理学チームと協力して、患者の血液を分析するための新しい技術をテストしている。そのアイデアは、循環腫瘍細胞を検出し、多かれ少なかれ粘性のあるそれらの機械的プロファイルを評価することです。この分析により、最終的には腫瘍が進行性の転移を形成する能力を示すことができる可能性があります。
#転移の流動性に関する新発見