Arbetar med kollegor från Tyskland och USA, forskare vid Leipzig universitet har uppnått ett genombrott inom forskning om hur cancerceller sprider sig. I experiment, teamet av biofysiker ledd av professor Josef Alfons Käs, Steffen Grosser och Jürgen Lippoldt demonstrerade för första gången hur celler deformeras för att röra sig i täta tumörvävnader och klämma förbi närliggande celler. Forskarna fann att rörliga celler fungerar tillsammans för att fluidisera tumörvävnad.

Käs ledde forskningsprojektet i samarbete med professor Lisa Manning från Syracuse University (USA) och professor Bahriye Aktas från Leipzig universitetssjukhus. De har nu publicerat sina resultat i Fysisk granskning X , en ledande tidskrift som främst publicerar banbrytande forskningsresultat.

"Dessa första observationer av en fasövergång i mänskliga tumörer förändrar våra grundläggande begrepp för tumörprogression och kan förbättra cancerdiagnos och terapi, sa Käs, som har studerat cancercellernas fysiska egenskaper i åratal. Han sa att forskningen visade att mänskliga tumörer innehåller fasta och flytande cellkluster, vilket skulle vara ett genombrott i forskarnas förståelse av tumörmekanik. Han tillade att resultaten utgör grunden för det första förfarandet med vilket metastatiska cancerceller redan kan detekteras i tumören.

I tumörprover från patienter på Leipzig universitetssjukhus, forskarna fann regioner med rörliga celler såväl som stabila, fasta regioner utan cellrörelse. Ur fysisk synvinkel, celler ska inte kunna röra sig i den täta tumörmassan - tumörer är så tätt fyllda av celler att rörelse skulle hämmas i något typiskt material.

Forskarna utvecklade därför ett nytt tillvägagångssätt för levande tumörmikroskopi genom fluorescerande färgning av mänskliga tumörprover direkt efter operationen, så att de kan observera cellrörelser live. Detta fick dem att upptäcka att i motsats till alla tidigare fynd, denna cellmotilitet äger verkligen rum och är förknippad med stark nukleär deformation. De observerade hur celler och deras kärnor bokstavligen pressar sig genom vävnaden genom att bli kraftigt deformerade.

"Celler i biologiska vävnader beter sig ungefär som människor i en bar. Vid låga densiteter, de kan röra sig fritt. Dock, rörelse blir svår när det blir mycket trångt. Men även i en fullsatt bar, du kan fortfarande klämma förbi om du vänder i sidled. Detta är exakt den effekt vi ser i tumörvävnader, "sa Käs. Forskarna tror att denna fasövergång förklarar hur celler kan röra sig och föröka sig i en tumör, så småningom leder till metastaser. Vätskevävnaderna visade sig långsträckta, deformerade celler och kärnor. Statiska bilder av långsträckta cell- och nukleära former kan således fungera som ett fingeravtryck för en tumörs metastatiska aggressivitet.

"Det här är spektakulära resultat från cancerfysikens område. Vi måste nu undersöka om vätskeområdena kan förutsäga tumörens aggressivitet. Här har vi hittat en cancermarkör som indikerar aktiv, rörliga regioner och det är baserat på en enkel fysisk mekanism, "sa Steffen Grosser. Professor Käs påbörjar för närvarande en klinisk prövning för att undersöka potentialen i cell- och kärnform som en ny tumörmarkör som kan användas för att undersöka och behandla patienter på ett mycket mer riktat sätt än tidigare.