癌症为了扩散，恶性细胞必须从肿瘤和通过围绕它的细胞外基质或 ECM 网上脱离。为了穿过该网中的孔，这些癌细胞必须伸长成鱼雷形状。 来自宾夕法尼亚大学和 Wistar 研究所的研究人员现在发现，在这些细胞和 ECM 之间施加的物理力足以驱动这种形状变化。这些力汇聚在允许癌细胞扩散的最佳刚度。

这些发现发表在美国国家科学院院刊上，表明靶向 ECM 硬度的药物可能被用于预防转移。 关于癌细胞与其环境之间的物理反馈机制的研究是理解这种动力学的更大的一部分，该研究位于物理科学肿瘤中心和由 Shenoy 共同指导的新的工程机械生物学中心。

Shenoy 及其同事发表了详细的研究结果，详细描述了癌细胞和周围 ECM 的反馈机制。在那里，他们表明这种机制如何使 ECM 中发现的胶原纤维硬化和对齐。新工作着眼细胞如何从圆形切换到细长形。

“我们所展示的是机械因素本身可以导致癌细胞表型的变化，”Shenoy 说：“这是第一次定量分析癌细胞从肿瘤侵入时的形状”。

Penn 研究人员假设，这种相互作用的关键因素是在 ECM 的刚度中找到一个 “最佳点”。

“肿瘤中的细胞是粘的，”Shenoy 说：“没有 ECM 的胶原纤维拉动这些细胞，不能破坏细胞 - 细胞粘附。但是，如果 ECM 太僵硬，基质中的孔变得太窄，细胞不能逃脱”。

Penn 团队在计算机模拟中模拟了这些交互作用后，Wistar 的 Weeraratna 实验室进行了匹配实验，看看结果是否有效。

“我们使用嵌入胶原基质中的黑色素瘤球体作为 3-D 模型，体外模拟当肿瘤细胞离开原发性肿瘤侵入其他组织时体内发生的情况，”Weeraratna 说：“我们的观察完全匹配和补充了计算机模型。这项研究从机械生物学的角度重申了肿瘤微环境在协调癌细胞的命运和预后，治疗的关键作用”。 癌症机械生物学的见解可以为未来的诊断和潜在的治疗提供信息。