乳がん細胞は、力を使って組織内のチャンネルを開いている(Breast cancer cells use forces to open up channels through tissue)

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がん細胞は、組織材料に急激に力を加えることで増殖することが、新しい手法で明らかになりました。 A new method reveals that cancer cells can spread by rapidly applying forces to tissue material.

2022-08-12 フィンランド・アールト大学

研究者らは、がん細胞が組織の中でどのように力を発生させて広がっていくのかを正確に定量化する3次元培養法を新たに開発した。
今回の研究では、乳がん細胞と標準的な基底膜材料からなる3次元細胞培養を用いた。1つはがん細胞が発生させる力に応じて動く球体、もう1つは力を拘束する力学を測定する球体である。この球体を、改造した蛍光顕微鏡を使って動画撮影し、ナノスケールで追跡した。
これにより、研究者たちは、がん細胞から発生する力パルスを測定することができた。これまでの研究では、細胞の突起の動きをより長い時間かけて測定していましたが、今回の研究では、わずか15分の間に多くのことが起こりうることがわかりました。

<関連情報>

ナノスケールの追跡と細胞スケールのマイクロレオロジーにより、がん細胞の突出が生み出す力の段階的な増大が明らかになった Nanoscale Tracking Combined with Cell-Scale Microrheology Reveals Stepwise Increases in Force Generated by Cancer Cell Protrusions

Luka Sikic, Ester Schulman, Anna Kosklin, Aashrith Saraswathibhatla, Ovijit Chaudhuri, and Juho Pokki
Nano Letters  Published:August 11, 2022
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01327

Abstract

In early breast cancer progression, cancer cells invade through a nanoporous basement membrane (BM) as a first key step toward metastasis. This invasion is thought to be mediated by a combination of proteases, which biochemically degrade BM matrix, and physical forces, which mechanically open up holes in the matrix. To date, techniques that quantify cellular forces of BM invasion in 3D culture have been unavailable. Here, we developed cellular-force measurements for breast cancer cell invasion in 3D culture that combine multiple-particle tracking of force-induced BM-matrix displacements at the nanoscale, and magnetic microrheometry of localized matrix mechanics. We find that cancer-cell protrusions exert forces from picoNewtons up to nanoNewtons during invasion. Strikingly, the protrusions extension involves stepwise increases in force, in steps of 0.2 to 0.5 nN exerted from every 30 s to 6 min. Thus, this technique reveals previously unreported dynamics of force generation by invasive protrusions in cancer cells.

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