がん細胞が環境に呼応する可能性

動物細胞とその環境（細胞外マトリックスと呼ばれる繊維状ネットワーク）との間の相互作用は、増殖および移動を含む細胞機能において重要な役割を果たします。
しかし、それらの相互作用を支配する機械的な力はあまり理解されていません。

ペンシルバニア大学の多分野のエンジニアによる複数の専門チームが、細胞の力を測定する方法を考案しました。この場合、乳がん細胞が繊維の周囲に働きます。
これらの力を理解することは、免疫学および癌生物学を含む多くの分野において意味を持ち、科学者が組織工学のための生体材料の土台の設計に大いに役に立ちます。

生物環境工学専攻の呉明教授が率いるこのグループは、コラーゲンマトリックス中に分布している蛍光マーカービーズの変位を測定するために3次元牽引力顕微鏡法を開発しました。
ビーズは、マトリックスに埋め込まれた遊走する乳癌細胞の引き抜きによって移動します。
パズルの重要な部分は、ビーズの変位を用いて細胞が及ぼす力を計算することでした。この計算は、ペンシルベニア大学の材料科学と工学の教授であるヴィヴェック・シェノイ博士が率いるチームによって行われました。

このグループの論文 「線維性の非線形弾性は、細胞と細胞外マトリックスとの間の積極的な機械的フィードバックを可能にする」は、11月21日に米国国立科学アカデミー誌に発表されました。
2016年現在ミシガン大学のポスドク研究員であるマシュー・ホール博士は、この研究の主執筆者であり、研究で使用されるコラーゲンマトリックスを開発しました。

また、2009年から2015年にかけて存在したワイルコーネル医療機関でコーネルセンターの微環境と提携していた呉博士は、自分のグループの研究が基本的な疑問に集中していたと述べました。
「マトリックスはロープのようなもので、細胞が動くためには、このロープに力を入れなければなりません。」と彼女は語りました。
「この問題は癌の転移から生じたものです。なぜなら、細胞が動き回らなければ良性の腫瘍であり、一般に生命を脅かすものではないからです。」

がん細胞が移動して深刻な問題が生じることがあります。その移行は、細胞とマトリックスとの間の「クロストーク（cross-talk）」を介して起こることがわかりました。
細胞がマトリックス上に引っ張られると、繊維マトリックスは硬くなります。マトリックスの剛性化により、セルがより強く引っ張られ、マトリックスをより強固にするのです。

この強化された硬化はまた、細胞力伝達距離を増加させ、潜在的に癌細胞の転移を促進してしまいます。

「我々は、細胞が力を加えることによって繊維をその近傍に整列させることができることを示しました。」とホール博士は述べました。
「マトリックスがより繊維質で、連続した材料のようではなく、繊維のメッシュのようなものであれば、それらは力の生成によって繊維を整列させることができ、一旦繊維が整列しピンと張られれば、細胞が引き寄せて移行することが簡単です。」
「私は、新しいすべての科学の発見が、新技術の開発につながっていることを強く信じています。新しいツールがあれば、新しいものを発見することができるのです。」

（記事元）http://medicalxpress.com/news/2016-11-cancer-cells-environment.html