Samenwerken met collega's uit Duitsland en de VS, Onderzoekers van de Universiteit van Leipzig hebben een doorbraak bereikt in het onderzoek naar de verspreiding van kankercellen. Bij experimenten, het team van biofysici onder leiding van professor Josef Alfons Käs, Steffen Grosser en Jürgen Lippoldt toonden voor het eerst aan hoe cellen vervormen om zich in dicht tumorweefsel te verplaatsen en langs naburige cellen te knijpen. De onderzoekers ontdekten dat beweeglijke cellen samenwerken om tumorweefsel te fluïdiseren.

Käs leidde het onderzoeksproject in samenwerking met professor Lisa Manning van de Universiteit van Syracuse (VS) en professor Bahriye Aktas van het Universitair Ziekenhuis van Leipzig. Ze hebben hun bevindingen nu gepubliceerd in Fysieke beoordeling X , een toonaangevend tijdschrift dat vooral grensverleggende onderzoeksresultaten publiceert.

"Deze eerste observaties van een faseovergang in menselijke tumoren veranderen onze basisconcepten van tumorprogressie en zouden de diagnose en therapie van kanker kunnen verbeteren, " zei Kas, die al jaren de fysische eigenschappen van kankercellen bestudeert. Hij zei dat het onderzoek aantoonde dat menselijke tumoren vaste en vloeibare celclusters bevatten, wat een doorbraak zou zijn in het inzicht van wetenschappers in de mechanica van tumoren. Hij voegde toe dat de resultaten de basis vormen voor de eerste procedure waarmee al uitgezaaide kankercellen in de tumor kunnen worden opgespoord.

In tumormonsters van patiënten in het Universitair Ziekenhuis van Leipzig, de onderzoekers vonden regio's met beweeglijke cellen en ook stabiele, solide-achtige gebieden zonder celbeweging. Fysiek gezien, cellen zouden niet in staat moeten zijn om in de dichte tumormassa te bewegen - tumoren zijn zo dicht opeengepakt met cellen dat beweging zou worden geremd in elk typisch materiaal.

De onderzoekers ontwikkelden daarom een ​​nieuwe benadering van microscopie van levende tumoren door direct na de operatie menselijke tumormonsters fluorescerend te kleuren. waardoor ze celbewegingen live kunnen observeren. Dit bracht hen ertoe te ontdekken dat, in tegenstelling tot alle eerdere bevindingen, deze celmotiliteit vindt inderdaad plaats en gaat gepaard met sterke nucleaire vervorming. Ze zagen hoe cellen en hun kernen zich letterlijk door het weefsel persen door ernstig te vervormen.

"Cellen in biologische weefsels gedragen zich net als mensen in een bar. Bij lage dichtheden, ze kunnen vrij bewegen. Echter, beweging wordt moeilijk als het erg druk wordt. Maar zelfs in een overvolle bar, je kunt er nog steeds langs knijpen als je zijwaarts draait. Dit is precies het effect dat we zien in tumorweefsels, " zei Käs. De onderzoekers geloven dat deze faseovergang verklaart hoe cellen kunnen bewegen en vermenigvuldigen in een tumor, uiteindelijk leidend tot metastase. De vloeistofweefsels vertoonden langwerpige, vervormde cellen en kernen. Statische beelden van langwerpige cel- en kernvormen zouden dus kunnen dienen als een vingerafdruk voor de metastatische agressiviteit van een tumor.

"Dit zijn spectaculaire resultaten op het gebied van kankerfysica. We moeten nu onderzoeken of de vloeistofgebieden tumoragressie kunnen voorspellen. Hier hebben we een kankermarker gevonden die actieve, beweeglijke gebieden en dat is gebaseerd op een eenvoudig fysiek mechanisme, " zei Steffen Grosser. Professor Käs begint momenteel aan een klinische proef om het potentieel van cel- en nucleaire vorm te onderzoeken als een nieuwe tumormarker die kan worden gebruikt om patiënten op een veel meer gerichte manier dan voorheen te onderzoeken en te behandelen.