Science:生物學與物理學的結合幫助揭示癌症的本質

2020-12-04 生物谷

2020年11月1日訊/生物谷BIOON/---在《科學》雜誌上發表的一篇評論中，哈佛大學醫學院Hadi T. Nia博士和Lance L. Munn博士描述了影響癌細胞和腫瘤的四種不同的癌症物理特徵以及微環境特徵，有助於腫瘤生長和對強效抗癌藥物的耐藥性的發展。

一種廣泛接受的癌症模型認為，正常細胞會由於基因突變或環境侵害而變得癌化。在這種模型中，癌化後的細胞開始失控複製並接管正常組織，顯示出八個顯著的標誌，包括促進和維持腫瘤生長，逃避免疫系統試圖抑制生長，刺激血液流向腫瘤以及兩者都侵襲的能力。局部組織和轉移（擴散）到身體的其他部位。

（圖片來源：Www.pixabay.com）

作者說，但是這種模型沒有考慮到物

理過程如何影響腫瘤的進展和治療。麻省理工學院的Robert Weinberg博士和洛桑的瑞士聯邦理工學院的Douglas Hanahan博士提出了上述八個癌症生物學標誌，Jain及其同事提議增加四個不同的捕獲腫瘤生物力學異常的標誌：固體壓力升高；升高的組織液壓力；增加剛度並改變材料性能；並改變了組織的微架構。

Steele實驗室經過三十年的研究，發現了前兩個標誌並進行了臨床轉化。 「固體應力是由於增殖和遷移的細胞推動並拉伸周圍組織的固體成分而產生的。它們足夠大，可以壓縮腫瘤內和周圍的血液和淋巴管，損害血液流動以及氧氣，藥物和免疫細胞的輸送」。

升高的組織液壓力是由於腫瘤中異常可滲透的血管使血漿洩漏到腫瘤周圍的組織中以及淋巴液的引流不足所致。間隙液攜帶各種生長因子，引起水腫，藥物和生長因子的釋放，並促進癌浸潤局部和遠處的組織。

剛度增加是由於細胞基質的沉積（支架）和組織重塑引起的。傳統上，這種硬度被用作腫瘤生長的診斷標誌物，最近，它被認為是預後的標誌物。剛度增加會激活促進癌細胞增殖，侵襲和轉移的信號通路。

「最後，當正常組織結構因癌症的生長和浸潤而破壞時，微結構也會改變。星形細胞，癌細胞和細胞外基質採用了新的組織。這改變了單個細胞與其周圍基質和細胞之間的相互作用，從而影響了與侵襲和轉移相關的信號通路。」

Jain說，在《科學》雜誌上的這篇評論文章中，他和他的同事希望通過從癌症生物學家和腫瘤學家的角度探討癌症的物理特徵的生物學起源和影響，從而彌合物理科學與生物學之間的鴻溝。從物理學家和工程師的角度了解並克服工作檯和診所的身體異常情況，他們將為研究，診斷和治療開發新的模型和策略。（生物谷 Bioon.com）

資訊出處：Melding biology and physical sciences yields deeper understanding of cancer

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