Begrijpen hoe kankercellen zich vanuit een primaire tumor verspreiden, is om allerlei redenen belangrijk, waaronder het bepalen van de agressiviteit van de ziekte zelf. De verplaatsing van cellen naar de extracellulaire matrix (ECM) van aangrenzend weefsel is een essentiële stap in de progressie van kanker, die rechtstreeks verband houdt met het begin van metastasen.

In een studie gepubliceerd in APL Bioengineering een team van onderzoekers uit Duitsland en Spanje gebruikte een panel van borstkankercellijnen en primaire tumorexplantaten van borst- en baarmoederhalskankerpatiënten om twee verschillende cellulaire contractiliteitsmodi te onderzoeken:een die collectieve weefseloppervlaktespanning genereert die celclusters compact houdt en een andere, meer gerichte , contractiliteit waardoor cellen zichzelf in de ECM kunnen trekken.

"We hebben ons geconcentreerd op twee parameters, namelijk het vermogen van de cellen om aan de ECM-vezels te trekken en trekkrachten te genereren, en op hun vermogen om aan elkaar te trekken, waardoor een hoge weefseloppervlaktespanning ontstaat", zegt auteur Eliane Blauth. "We hebben elke eigenschap aan verschillende contractiele mechanismen gekoppeld en gevraagd hoe deze verband houden met het ontsnappen van kankercellen en de agressiviteit van tumoren."

Het team ontdekte dat agressievere cellen sterker aan de ECM trekken dan aan zichzelf, terwijl niet-invasieve cellen sterker aan zichzelf trekken dan aan de ECM – en dat de verschillende trekgedragingen worden toegeschreven aan verschillende structuren van het actine-cytoskelet in de cellen.

Invasieve cellen gebruiken voornamelijk actine-stressvezels (dikke actinebundels die de cel omspannen) om krachten op hun omgeving te genereren, terwijl niet-invasieve cellen krachten genereren via hun actinecortex, een dun netwerk direct onder het celmembraan.

De studie toonde aan dat het niet de totale omvang van deze contractiliteitsmodi is, maar de wisselwerking daartussen die het ontsnappingspotentieel van een cel bepaalt. Experimenten met slechts matig invasieve cellen hebben aangetoond dat de totale kracht die deze cellen op de ECM-vezels genereren vergelijkbaar is met die van niet-invasieve cellen. Toch kunnen ze nog steeds de ECM losmaken en binnendringen, wat niet mogelijk is voor niet-invasieve cellen.

"De niet-invasieve cellen hebben nog steeds een hoge corticale contractiliteit, waardoor ze bij elkaar blijven, terwijl de matig invasieve cellen een bijna verdwijnende corticale contractiliteit hebben", aldus Blauth. "Er is dus niet veel dat hen tegenhoudt, ook al trekken ze veel zwakker aan de ECM-vezels."

De metingen van het team met van de patiënt afkomstige vitale tumor-explantaten bevestigden hun bevindingen uit de cellijnexperimenten. Hier nam het aantal cellen met een hoge corticale contractiliteit af tijdens tumorprogressie.

"Dit geeft verder aan dat het vermogen van de cellen om aan elkaar te trekken en zichzelf bij elkaar te houden zwakker wordt naarmate de tumor groeit, waardoor het risico op uitzaaiingen mogelijk toeneemt."

Meer informatie: Verschillende contractiliteitsmodi regelen de ontsnapping van cellen uit meercellige sferoïden en tumor-explantaten, APL Bioengineering (2024). DOI:10.1063/5.0188186

Journaalinformatie: APL Bio-engineering

Aangeboden door American Institute of Physics