正常的活动细胞通常会避免碰撞 癌细胞的行为会有所不同

细胞能够运动并相互接触的事实是生物学的基本原理之一。在胚胎发育过程中，细胞必须与其邻居进行交流，以便在分化生物中找到合适的位置。伤口愈合是直接细胞间相互作用必不可少的另一个过程。在这种情况下，运动使细胞能够迁移到病变部位并再生丢失的结构。癌细胞还利用此特性将其起源部位留在原发性肿瘤中，这使它们能够启动其他组织中转移性肿瘤的形成。

博士生DavidBrückner说：“近年来，研究运动性的生物学家和物理学家主要致力于研究由成百上千个细胞组成的大型集合体如何协调其运动。” 他的博士学位 导师Chase Broedersz是慕尼黑路德维希·马克西米利安大学(LMU)和阿姆斯特丹弗里耶大学(VU)理论生物物理学的副教授。“我们想知道成对的细胞在接触时如何相互作用，并开始使用统计物理学方法来分析其行为。”

笼状细胞

为此，布鲁克纳和他的同事制造了一个微观的“笼子”，他们称之为“细胞对撞机”。在细胞流动性研究中，使用定义的几何结构是一种流行的策略，但是，Alexandra Fink是一名博士学位。LMU的生物物理学教授和软物质物理学的JoachimRädler领导的小组中的一名学生现已将其应用于新颖的环境中。

“想法是隔离两个细胞，同时允许它们以受限的方式相互作用，”布鲁克纳解释说。这是通过将单个单元格放在通过狭窄通道连接的两个隔室中的每个隔室中来实现的。这种几何形状意味着细胞可以通过延伸称为突起的薄膜突起而相互作用，从而不可避免地导致碰撞。对细胞核进行荧光标记，以使两个细胞的运动都可以通过荧光显微镜进行监测，从而可以随时间追踪两者的位置。“根据所得的实验数据，我们能够开发出一个模型，对细胞之间的相互作用进行物理描述，”Brückner说。

微观尺度上的躲避动作

观察结果表明，当正常细胞在细胞碰撞器中接触时，它们的突起相互排斥，然后完全缩回。布鲁克纳说：“当正常细胞接触时，它们趋向于改变方向以避免障碍。” 对初始接触的这种响应使细胞能够保持彼此之间的距离。“我们惊讶地发现肿瘤细胞的行为方式非常不同，”布鲁克纳补充说。

在几乎所有情况下，这两个癌细胞都试图相互超越。借助他们的理论模型，该团队能够详细模拟这种响应。分析显示，当两个肿瘤细胞相互接近时，它们不会(如人们所预期的那样)减速。相反，他们加快了彼此的挤压。

“这些发现为进一步研究提供了两种有趣的方法，”布鲁克纳说。下一步，LMU小组计划确定两种细胞类型之间非常不同的相互作用的分子基础。已知癌细胞在其表面暴露的蛋白质组方面不同于正常的癌细胞。其中，钙黏着蛋白是一类特殊的蛋白质，在介导细胞黏附中起着至关重要的作用。

尚不知道单独的钙粘蛋白能否解释研究中观察到的差异。另外，作者打算检查更大的细胞聚集体，例如在肿瘤中发现的细胞聚集体，是否显示出类似于细胞对所显示的运动模式。

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