伊利诺伊大学的一项新研究发现，恶性肿瘤中只有其中少数细胞能够突破“阻碍”，扩散到身体的其它部位;而肿瘤边缘的曲线在激活这些肿瘤传播细胞中可能扮演着重要的角色。

肿瘤形状越弯，细胞越易变

       利用多种形状和模式的工程肿瘤组织环境，科学家们对皮肤癌进行研究发现，细胞培养物越弯曲，边缘表达干细胞特征标志物的癌细胞越多，这也是癌细胞扩散到其它组织的关键。研究人员表示，这一研究结果有望帮助我们更好的认识癌症，从而开发个体化的治疗方案。

         领导该研究的材料科学与工程教授Kristopher Kilian表示，癌症中最危险的部分就是能够转移的细胞。一些我们称为癌症干细胞的细胞能够通过血液转移到的其它组织，形成新的癌症。因此，我们需要找到这类细胞研究它们，更重要的是，开发相应的靶向药物。这类癌症干细胞对靶向主要肿瘤的化疗药物具有耐药性，最终会导致癌症卷土重来。

                  与正常干细胞喜欢温暖湿润的中心位置不同，黑色素瘤CSC样细胞看起来喜欢边边角角、凹凸不平的地方，其他癌症是否也是这样？于是他们又用了肺癌细胞（A549）、前列腺癌细胞（PC3），甚至是著名的海拉细胞系，结果都是相近的。不仅如此，螺旋形培养的CSC样细胞阳性率最高！也就是说，肿瘤组织的形状越扭曲，CSC阳性率越高，肿瘤转移的风险越高！
 

          恶性肿瘤存在异质性，也就是肿瘤在生长过程中，经过多次分裂增殖，其子细胞呈现出分子生物学或基因方面的改变，从而使肿瘤的生长速度、侵袭能力、对药物的敏感性、预后等各方面产生差异。

      其中有一些肿瘤子细胞在肿瘤转移和复发的过程中，起到了非常重要的作用，这类细胞就是肿瘤干细胞（CSC）。

比如1万个CD133-结肠癌细胞接种在小鼠上并不能成瘤，但3000个CD133+结肠癌细胞就可以成瘤，因此CD133+结肠癌细胞可以视为CSC，因为他们具有干细胞那样的分化和繁殖能力。

       在分别培养了1、3、5天后，研究人员测量被认定是CSC的标志物（比如之前所说的CD133、Sox2、CD271等等），结果有点让人意外。

      Kilian的研究小组专门从事创建肿瘤模型的组织工程研究，他们希望能够在培养皿中更加准确的研究癌症进展。在这项研究中，科学家们在不同形状和模式的多种2D和3D环境下培养了小鼠皮肤癌症集落，用以观察是否肿瘤形状会影响癌症干细胞的激活，以及这类干细胞会出现在何处。
 

     经过各种靶向药物、化疗药物治疗前后，螺旋形培养出的CD271+肿瘤细胞含量一直是最高的。

 研究发现：肿瘤细胞边缘的曲线形状影响肿瘤的转移 为肿瘤干细胞研究辟新途

       如果说，得出“肿瘤形状与其转移相关”这一结论就是这个研究的价值的话，那就太肤浅了。对CSC的研究一直没能深入进去的原因，就是传统的细胞培养方法只能找到肿瘤组织中1%的CSC，这1%还是飘渺不定的。

        但是，通过这种模式工程化的组织环境会给科学家提供一种方法发现和培养CSC。有研究显示，CSC样细胞对大部分化疗药物都耐药。因此这项研究的结果有助于针对CSC的特殊靶向药物的检测、手术方式的改良以及对癌症发展和扩散转移的机制研究提供了一定的基础。

结果发现，癌症干细胞似乎在工程肿瘤环境的边缘出现的最多，特别是角落和凸曲线部位。Kilian说：“这是非常令人惊讶的。正常的干细胞通常喜欢柔软黏糊的内部位置。对于癌症，科学家们曾假定癌症干细胞在肿瘤的中间。我们的研发发现，几何限制条件似乎倾向在边界激活这些癌症干细胞。”

        研究人员对他们创建的工程环境作了大量的测试，以确认肿瘤传播的能力，如遗传分析。他们也测试了其它癌症类型，包括宫颈癌、肺癌和前列腺癌，结果发现它们对模型肿瘤环境有相同的响应。

     研究小组随后在小鼠模型中测试了皮肤癌干细胞，结果表明从模型环境中获取的细胞比从正常培养皿中获取的细胞更容易导致肿瘤的形成。

      Kilian说：“在真正的肿瘤中，类似工程模型环境中这类形状的区域可能也会激活这类能够“逃跑”后产生更多肿瘤的细胞。这可能会使外科医生可以通过观察肿瘤的边缘，利用形状来指导他们评估哪些区域更加可疑。”

       Kilian希望工程组织环境能够为研究人员提供一种寻找和培养癌症干细胞的新方法，因为这类细胞在传统培养方法中非常难以捕捉，仅占不到1%的比例。

     此外，他还认为，除了用于癌症传播细胞的基础发现和理解，工程肿瘤环境还可以用于个性化医学。他说：“针对患者的特定肿瘤，我们可以用患者自身细胞进行工程化培养，开发特异性的肿瘤模型进行药物测试。”

l来源;中国肿瘤医学

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