胶质母细胞瘤是最致命的脑癌形式之一，科学家已发现一个令人惊讶的因素，可能帮助其细胞变得更具侵袭性。在这些肿瘤的外缘周围的液体比其中心附近的液体要厚得多，迫使癌细胞在进入健康脑组织时遇到越来越大的阻力。然而，这种环境似乎帮助细胞以某种方式适应，使得侵袭变得更容易。为了研究这种意外行为，研究人员创造了一种创新的微流控芯片，重现胶质母细胞瘤细胞所遇到的物理条件。他们发现，在厚液体中停留较长时间使得细胞变得更小、更灵活，能够更好地挤过狭窄的缝隙。这个发现表明，液体的粘度不仅仅是阻碍癌细胞。它可以主动影响细胞的行为，使它们潜在地更具侵略性。厚液体如何影响脑癌的侵袭 脑癌研究传统上集中在肿瘤周围组织的化学信号和硬度上。对于癌细胞运动所经过的液体的粘度，关注较少。在胶质母细胞瘤中，这一差异尤其显著。肿瘤前沿的液体粘度约为其中心坏死组织中液体的八倍。随着癌细胞向外移动，必须穿越一个越来越抵抗的环境。研究这个过程一直很困难，因为传统的封闭式微流控设备无法准确重现这些条件。它们封闭的通道可能限制了氧气和营养的供应，而与壁面的摩擦会引入额外的力来影响细胞行为。这些限制也使得观察癌细胞在粘稠液体中长期暴露后的反应变得具有挑战性。因此，研究人员需要一种方法来将液体粘度的影响与其他机械影响隔离，并确定长期暴露是否会对胶质母细胞瘤细胞产生持久的变化。新设备揭示癌细胞如何适应 中国重庆市人民医院和重庆大学的科学家们开发了一种专门的开放式微流控平台来解决这些挑战。他们的研究成果发表在《微系统与纳米工程》杂志上。该设备由一个双层开放式微流控膜组成，配有可拆卸的盖子和一系列微小的柱子。该布局允许研究人员精确控制癌细胞何时开始迁移，同时观察它们在通过狭窄空间时细胞核的形状变化。与传统的封闭系统不同，该平台还支持多达一个月的持续细胞培养。这使得观察持续机械压力如何改变胶质母细胞瘤细胞的运动和侵袭行为成为可能。研究人员测试了两种人类胶质母细胞瘤细胞系，U-251和LN-229。两者均在设计用于重现肿瘤侵袭外缘条件的粘稠液体（7.1 cP）中培养了一个月。当随后使用芯片检查这些细胞时，那些适应了粘稠环境的细胞的运动速度更快，覆盖的距离也更远，相比之下未处理的对照细胞表现得较慢。这个结果尤其令人惊讶，因为更厚的液体通常会导致运动受阻。脑癌细胞变得更小和更灵活 显微观察揭示了适应的细胞是如何克服这种阻力的。在长时间暴露于粘稠液体后，它们变得更小，更容易变形，从而能够穿过设备微观柱子间的狭缝。当细胞挤过这些限制性通道时，它们的细胞核出现了明显的变形。研究人员还观察到YAP蛋白的积累，YAP是一种参与感知机械力的蛋白质，出现在细胞核内。这是细胞激活应对物理压力的通路的一种公认迹象。虽然这两种胶质母细胞瘤细胞系在形状和运动上发生了类似的变化，但它们的基本分子反应却出乎意料地不同。U-251细胞经历了一种间质类重编程，激活了与癌症侵袭相关的基因，包括CD44、FN1和MMP9。相反，LN-229细胞则变得更灵活和可动，但未表现出基因表达的实质性持久变化。进一步的分析使用Western blotting显示，即使细胞被转移回正常粘度的液体中，蛋白质变化仍然可被检测到。这表明至少一部分适应是持久的，而不仅仅是对其环境短暂的反应。科学家发现了一种奇特的细胞记忆 一项最意想不到的发现是，暴露于厚液体似乎在胶质母细胞瘤细胞上留下了持久的印记。