根據(jù)美國伊利諾伊大學(xué)的一項最新研究顯示，在惡性腫瘤中，只有少數(shù)腫瘤細胞能夠逃脫和擴散到身體的其他部位，但是，沿著腫瘤邊緣的曲線，可能對于激活這些腫瘤種植細胞，起到了很大的作用。

利用以各種形狀和模式而設(shè)計的組織環(huán)境，這項皮膚癌研究發(fā)現(xiàn)，細胞培養(yǎng)物越彎曲，邊緣處就有越多的癌細胞顯示干細胞特性的標記——這是擴散到其他組織的關(guān)鍵。這對于我們進一步了解癌癥以及開發(fā)個性化的治療方案，具有深遠的影響。

這項研究，由材料科學(xué)與工程學(xué)教授Kristopher Kilian和獸醫(yī)學(xué)教授Timothy Fan指導(dǎo)完成，發(fā)表在最近的《Nature Materials》雜志。

Kilian說：“癌癥最危險的地方就是轉(zhuǎn)移。一些我們稱之為癌癥干細胞的細胞，可采用致命的性能，它們可以通過血液到達其他組織，并形成新的腫瘤。現(xiàn)在，我們需要某種方法來找到這些細胞并了解它們，而且重要的是，開發(fā)新藥來靶定它們，因為這些癌癥干細胞對靶定主要腫瘤的化療藥物產(chǎn)生了耐藥性。這會導(dǎo)致癌癥的復(fù)發(fā)。”

Kilian的研究小組專門從事組織工程，以創(chuàng)建腫瘤模型，以便于更準確地在一個培養(yǎng)皿中研究癌癥過程。在這項新的研究中，研究人員在各種不同形狀和圖案的2 d和3 d環(huán)境中培養(yǎng)小鼠皮膚癌細胞集落，以探究腫瘤形狀是否有助于癌癥干細胞的激活，并探討腫瘤干細胞出現(xiàn)在腫瘤哪個部位。

他們發(fā)現(xiàn)，癌癥干細胞似乎最多的出現(xiàn)在所設(shè)計的腫瘤環(huán)境的邊緣，特別是在有角和凸曲線的地方。Kilian說：“這是非常奇怪的。正常干細胞更喜歡柔軟、粘糊糊的內(nèi)部位置。所以對癌癥來說，每個人都認為腫瘤干細胞位于腫瘤的中間。我們發(fā)現(xiàn)，幾何約束條件——就像腫瘤與健康組織接觸的部位，似乎可激活這些處于邊緣的癌癥干細胞。”

研究人員在他們的工程環(huán)境中做了大量的測試，以確認腫瘤傳播能力，比如遺傳分析。他們還測試了其他癌細胞系——人類宮頸癌、肺癌和前列腺癌，并發(fā)現(xiàn)它們以同樣的方式對有圖案的腫瘤環(huán)境做出了反應(yīng)。

然后，Kilian的研究小組與Fan的研究小組合作，在活體小鼠中測試了皮膚癌干細胞，他們發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)培養(yǎng)皿相比，來自有圖案的培養(yǎng)環(huán)境的細胞，更有可能導(dǎo)致腫瘤。

Kilian說：“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把被設(shè)計為具有這些干細胞特性的細胞，移植給小鼠時，有更多的小鼠發(fā)展出了腫瘤，它們肺部腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生率要高得多。同樣，在一個腫瘤中，發(fā)展成這種形狀的區(qū)域，可能會激活細胞，然后細胞逃脫并形成更多的腫瘤。這可能有助于外科醫(yī)生查看生長中的腫瘤周邊，并使用腫瘤形狀來指導(dǎo)他們，對于可能更不確定的部位做出評估，這意味著，他們可能需要取出腫瘤周圍更多的組織，他們也可能不需要取那么多組織。”

Kilian希望，有圖案的工程組織環(huán)境，將給研究人員帶來一種新的方法，發(fā)現(xiàn)并培養(yǎng)癌癥干細胞，在傳統(tǒng)培養(yǎng)基中這一直都是非常難以捉摸的——只有不到1%的細胞被發(fā)現(xiàn)。除了基本的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和對這些腫瘤細胞的理解之外，他還認為，工程設(shè)計的腫瘤環(huán)境在個性化醫(yī)學(xué)中將有著很大的治療應(yīng)用。

他說：“你可以想象，每位病人都有一種特定的腫瘤。你可以在培養(yǎng)皿中設(shè)計它，利用患者自身的細胞，你可以開發(fā)出一種特定腫瘤模型來測試藥物。如果你能取出病人的細胞，并在幾天內(nèi)獲得可用來篩選所有可用藥物的微型腫瘤，那么腫瘤科醫(yī)生就能給病人制定個性化的治療方案，靶定目前我們看不到的腫瘤細胞和這些難以捉摸的腫瘤干細胞。”

Kilian說：“雖然還有很多工作要做，但是我們非常興奮的一點在于，生長中的腫瘤一個非常簡單的材料性能，可能是疾病蔓延的一個罪魁禍首。我們認為，它為藥物開發(fā)研究開辟了一條新途徑，并能夠指導(dǎo)手術(shù)，以及理解癌癥的發(fā)展和傳播。癌癥是非常復(fù)雜的，所以把它放置在背景中是關(guān)鍵的。如果有一種微環(huán)境提供了激活癌細胞擴散的背景，那么，了解這些背景是非常重要的。”

在2014年11月發(fā)表于《Cell》雜志上的一項研究中，來自哈佛醫(yī)學(xué)院的一個研究小組發(fā)現(xiàn)，細胞受體Frizzled-2以及它的激活蛋白Wnt5過量可通過觸發(fā)一個叫做上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）的過程，提高腫瘤轉(zhuǎn)移的可能性。研究人員在這項研究中鑒別出了一個細胞罪魁禍首，應(yīng)該可以幫助研究人員更好地了解轉(zhuǎn)移發(fā)生的機制。他們的研究結(jié)果或許還為設(shè)計出新的療法來對抗癌癥轉(zhuǎn)移提供了信息。

去年11月，德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的一組研究人員，在《Gastroenterology》雜志上發(fā)表的一項研究報道稱，在不同的胰腺癌小鼠模型中，CD44v6特異性多肽，不僅抑制了腫瘤細胞的擴散，也可能抑制已經(jīng)存在的癌轉(zhuǎn)移。

今年2月份，Fred Hutchinson癌癥研究中心和Johns Hopkins醫(yī)學(xué)研究所的研究團隊在美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志上發(fā)表文章指出，癌細胞在整個轉(zhuǎn)移階段都是成群結(jié)隊的。他們還鑒定了這些高侵襲性腫瘤團塊的獨特分子標簽。研究顯示，這些腫瘤團伙的領(lǐng)導(dǎo)者是高表達角蛋白K14的細胞。這些發(fā)現(xiàn)不僅有助于人們進一步了解癌轉(zhuǎn)移，還揭示了預(yù)防或延緩這個致命過程的潛在靶標。