Att förstå hur cancerceller sprids från en primär tumör är viktigt av många anledningar, inklusive att bestämma själva sjukdomens aggressivitet. Förflyttning av celler in i den extracellulära matrisen (ECM) i angränsande vävnad är ett viktigt steg i cancerprogression som direkt korrelerar med uppkomsten av metastaser.
I en studie publicerad i APL Bioengineering ett team av forskare från Tyskland och Spanien använde en bröstcancercellinjepanel och primära tumörexplantat från bröst- och livmoderhalscancerpatienter för att undersöka två olika cellulära kontraktilitetslägen:en som genererar kollektiv vävnadsytspänning som håller cellkluster kompakta och en annan mer riktad , kontraktilitet som gör att celler kan dra sig in i ECM.
"Vi fokuserade på två parametrar, nämligen cellernas förmåga att dra på ECM-fibrerna och generera dragkrafter och på deras förmåga att dra i varandra, och därigenom generera en hög vävnadsytspänning", säger författaren Eliane Blauth. "Vi kopplade varje egenskap till olika kontraktila mekanismer och frågade hur de är kopplade till cancercellsflykt och tumöraggressivitet."
Teamet fann att mer aggressiva celler drar starkare på ECM än på sig själva medan icke-invasiva celler drar starkare på sig själva än på ECM - och att de olika dragbeteendena tillskrivs olika strukturer av aktincytoskelettet inuti cellerna.
Invasiva celler använder övervägande aktin-stressfibrer – tjocka aktinbuntar som spänner över cellen – för att generera krafter på sin omgivning, medan icke-invasiva celler genererar krafter genom sin aktincortex, ett tunt nätverk direkt under cellmembranet.
Studien visade att det inte är den övergripande omfattningen av dessa kontraktilitetslägen utan samspelet mellan dem som avgör en cells potential för flykt. Experiment med endast måttligt invasiva celler visade att den totala kraft som dessa celler genererar på ECM-fibrerna är jämförbar med den hos icke-invasiva celler, men de kan fortfarande lossa och invadera ECM, vilket inte är möjligt för icke-invasiva celler.
"De icke-invasiva cellerna har fortfarande en hög kortikal kontraktilitet, som håller dem samman, medan de måttligt invasiva cellerna har en nästan försvinnande kortikal kontraktilitet", säger Blauth. "Så det är inte mycket som håller dem tillbaka även om de drar mycket svagare på ECM-fibrerna."
Teamets mätningar med patienthärledda vitala tumörexplantat bekräftade deras fynd från cellinjeexperimenten. Här minskade antalet celler med hög kortikal kontraktilitet under tumörprogression.
"Detta indikerar ytterligare att cellernas förmåga att dra i varandra och hålla sig samlade blir svagare när tumören växer, vilket potentiellt ökar risken för metastaser."
Mer information: Olika kontraktilitetslägen kontrollerar cellflykt från flercelliga sfäroider och tumörexplantat, APL Bioengineering (2024). DOI:10.1063/5.0188186
Journalinformation: APL Bioengineering
Tillhandahålls av American Institute of Physics
