一种观察癌细胞在体内转移潜力的方法

一种观察癌细胞在体内转移潜力的方法

当癌细胞转移时，它们会变形，变成导弹形，以便渗透到全身的其他组织中。

事实上，要在全身旅行，转移性癌细胞必须改变它们的表型——它们的身体特征。这种变化允许构成我们器官和皮肤屏障的静止上皮细胞，变成间充质细胞，或发育成结缔组织，血管和淋巴组织的细胞。

研究人员观察到，完成这种转变的细胞，称为上皮到间充质转变，或EMT，可以显着增加癌性肿瘤转移的可能性。

目前，科学家筛选和识别这些细胞的方式是将它们固定在显微镜载玻片上观察它们。但密歇根大学的研究人员写道，观察固定在显微镜载玻片上的细胞的标准研究不能揭示它们的形状变化，就像固定的蝴蝶集合可以揭示它们的飞行模式一样。

现在，密歇根大学的研究人员已经开发出一种方法，使用一种称为细胞磁力旋转以及机器学习的方法，在细胞自由变质时评估细胞。他们的研究结果发表在PLOS One杂志上。

"如果癌细胞位于身体的某个地方，为了移动到身体的不同部位，它必须变得像导弹一样穿透组织，从而进入血液，然后从血脉渗透回新的位置。这种转移潜力与细胞迁移率有关，但细胞迁移率也取决于细胞形状和细胞形状变化的动力学，"主要作者，Richard Smalley杰出大学化学，物理学，应用物理学，生物物理学，生物医学工程和化学生物学教授Raoul Kopelman说。

为了能够观察这些细胞动力学，密歇根大学的研究人员需要细胞自由漂浮，而不是固定在载玻片上。因此，他们使用他们以前开发的方法 - 细胞磁旋转 - 作为研究这些细胞动力学的基础。

使用这种方法和两种具有不同转移潜力的已知乳腺癌细胞系，Kopelman及其同事将癌细胞加载到所谓的微流体细胞载玻片中，该载物由数千个隔室组成。每个隔室只容纳一个癌细胞。

在这张幻灯片上，研究人员添加了一种市售磁性纳米颗粒的溶液。这些纳米颗粒进入癌细胞，但不会对它们造成伤害。然后，磁铁围绕癌细胞托盘旋转，慢慢旋转癌细胞。缓慢的旋转不会影响细胞的形状，但它确实允许癌细胞变形。

当细胞旋转时，它们能够改变它们的形态，类似于它们在体内的方式。当它们改变形式时，研究人员拍摄细胞的荧光图像。然后，他们结合两种算法 - 对象识别和机器学习 - 通过形状识别每个细胞。

首先，研究人员发现，经历过EMT的细胞的形状与对照人群完全不同，这表明细胞的形态学和生物学行为之间存在很强的关系。

"这种基于机器学习的新方法似乎有可能绘制和分类细胞群的形态动力学分布，从而提供有关肿瘤细胞群形态可塑性程度的信息，并且这种可塑性通常与致死性相关，"Kopelman说。

为了分析形状发生重大变化的细胞，研究人员强迫人类前列腺癌细胞系PC-3经历上皮到间充质的转变。使用细胞磁旋转，研究人员不仅能够识别经历转变的细胞，而且还能够识别原始细胞的更多子集的存在。

最后，他们想在乳腺癌细胞群中鉴定出高度移动的细胞。他们将这些高度移动的细胞的图像与乳腺癌系中未能迁移的细胞（使用标准测试）进行了比较，并且能够将移动细胞群与乳腺癌细胞的一般群体区分开来。

"我们希望这种特殊方法最终将被广泛使用，并将为治疗医生提供有关特定癌症的侵略性的信息，"Kopelman说。"我们需要的是更新，更好，额外的测试，为护理人员提供更多信息。我希望这种微流体装置最终将成为筛查癌细胞的标准选择。