正如埃伯斯纸莎草纸中所描述的,古埃及人已经知道触诊——触摸硬化的肿块——可以帮助诊断乳腺癌。触诊仍然是乳腺癌早期筛查的重要组成部分。另一方面,对单个癌细胞的测量表明,它们比它们起源的健康上皮细胞更柔软,这可能使它们能够更好地转移到致密的人体组织中。由莱比锡大学软物质物理系领导的国际合作项目弄清了这个明显的悖论,现已在《自然物理学》杂志上发表了研究结果。
为了在健康组织中生长,肿瘤必须取代周围组织。为此,它必须产生机械稳定的阻力才能获得空间。另一方面,单个癌细胞的高度可变形性有利于侵入其他组织。这些相互矛盾的需求在恶性肿瘤中得到满足,因为癌细胞在机械上变得更加异质和柔软,采用了一种以前未知的新材料状态,结合了固体和液体的优点。
莱比锡大学软物质物理系的物理学家 Thomas Fuhs 博士是该研究的主要作者,他解释说:“乳腺癌和宫颈肿瘤患者样本显示出更大范围的机械特性,这将癌细胞推向更软的细胞,甚至尽管整个肿瘤仍然是实心肿块。”
在计算机模拟的推动下,研究人员在癌细胞簇中发现了由大量活动的软细胞包围的刚性固定细胞小岛。柔软的细胞可以自由移动,几乎像液体一样,而僵硬的细胞则互相阻碍移动,像漏斗中的咖啡豆一样相互挤压。肿瘤中的癌细胞簇形成一种新的物质状态,在这种状态下,在软细胞的流体环境中,只有少数硬细胞固体岛足以使组织表现为机械稳定的固体而不是液体,尽管大多数移动的软癌细胞。硬细胞岛由软细胞的机械应力桥连接。这种状态使组织充分稳定以允许肿瘤生长,同时为柔软的、
“在乳腺肿瘤中,变得更软的细胞实际上形成了比原始组织更硬的结构,这一悖论只是表面上的矛盾。这种效果进一步增强,因为这里主要是健康乳房中非常柔软的脂肪细胞与细胞相比比健康的上皮细胞更软,但仍然比脂肪细胞硬得多,”莱比锡大学的 Josef Alfons Käs 教授解释说。
在其他癌症中,例如宫颈癌,健康组织和肿瘤组织的宏观刚度没有差异。然而,即使在这些癌中,个体癌细胞弹性分布更广,导致新的机械状态,允许机械稳定的肿瘤包含高度能够转移的活动细胞。研究人员假设这可能适用于所有实体瘤,因此也适用于所有癌症患者的 92% 。
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