癌细胞扩散是癌症治疗中最难解的问题，透过追踪肿瘤中个别细胞的差异，麻省理工（MIT）工程师发现细胞驱动肿瘤转变为侵袭性的关键，间接指引出一种全新的癌症治疗途径，透过改变癌细胞的物理特性，未来或许有望延缓甚至阻止肿瘤扩散。
科学家怀疑，癌细胞之所以能从主要肿瘤扩散，部分是因为它们有更柔韧的特性，能穿过人体迷宫般的管道系统，远离最初的肿瘤进行增殖。
过去一些研究证实单一癌细胞确实具有柔软的迁移特性，但并未有团队深入探讨过这代表的意义，在《自然物理学》（Nature Physics）期刊的最新论文中，MIT 研究小组首次探索了细胞硬度（Cell Stiffness）在肿瘤发展的实际作用。
研究作者、机械工程学助教 Ming Guo 指出，人们长期以来一直关注单一细胞，但有机体是多细胞组成的三维系统，每个细胞都是其中的组成零件，随着细胞发展成肿瘤或器官等组织，每个细胞是如何调节自身的物理特性令人很感兴趣。
在最新技术的协助下，研究团队能够在实验室中以 3D 方式培养健康的人类上皮细胞，将其转化为人类乳腺癌肿瘤，接下来的一周中研究人员除了观察细胞增殖，也分次将塑胶颗粒注入细胞，为后续的坚硬度研究做准备。
透过巧妙的设计，研究人员得以借由光镊（optical tweezers）能移动塑胶颗粒的程度来探测每个细胞的硬度，颗粒越难移动则细胞越坚硬。
基于这项原则，研究人员检查良性肿瘤中的数百个细胞，结果发现，在硬度和大小上，细胞都以梯度呈现：肿瘤中心细胞更小、更硬，随着细胞靠近边缘，它们变得越软、越大。
之所以会有这种区别，是因为边缘细胞所含的水分更多，Guo 解释，就像海绵一样，肿瘤长大会在内部产生压应力，当中心细胞被周边细胞向内挤压，水分被挤出到外围细胞，随着时间过去，这些外部细胞会慢慢膨润变软。
为了研究细胞中的水分含量是否会影响入侵行为，研究小组向肿瘤溶液中添加了低分子量聚合物，使水从细胞抽出，结果发现细胞萎缩变硬，变得难以形成侵入性的形状，相反地，当他们加水稀释肿瘤溶液时，靠近边缘的细胞膨胀并迅速形成长而分支状的尖端，尝试侵入周围环境。
最后的测试，研究人员取得乳腺癌患者的肿瘤样本，并实际测量样本每个细胞大小，而他们观察到的情况也与在实验室衍生的肿瘤相似：中心细胞远小于靠近边缘的细胞。
这项发现说明情况不仅在模型发生，而是真实的。
Guo 解释，这意味着人们或许可以根据细胞硬度大小的实际情况开发一些治疗方法，看看是否有帮助，如果使细胞变硬，肿瘤迁移的可能性就会降低，这可能将会延迟入侵。
尽管还需要一些发展时间，在 Guo 看来，也许有一天临床医生将能透过观察肿瘤，基于细胞大小和由内到外的硬度判断出肿瘤是否会转移。
- Cell stiffness may indicate whether tumors will invade
（首图来源：MIT/Yu Long Han）
