在您体内，细胞运动在许多重要的生物学过程中起着至关重要的作用，包括伤口愈合，免疫反应和潜在的癌症扩散。“大多数人不从具有原发肿瘤死了，” Kolade Adebowale，一说研究生在化学工程，以及(化学生物学接口(CBI)在化学，工程和医药为人类健康的研究生课程中的一员ChEM- H)在斯坦福大学。“问题是来自肿瘤的癌细胞何时具有转移或转移到身体不同部位的能力。”

为了推进细胞迁移的研究，斯坦福大学机械工程学副教授奥维吉特·乔杜里(Ovijit Chaudhuri)实验室的Adebowale及其同事致力于开发和测试新型材料，这些材料可以模仿细胞周围的真实组织。基于这项工作的新发现发表在4月19日的《自然材料》上，颠覆了细胞迁移的“教科书”观点，使人们对材料的弹性和粘性特性对细胞的影响有了更好的了解。

该论文的主要作者阿德鲍瓦勒说：“我们发现，如果癌细胞是用非常坚硬的塑料制成的，或者如果它们是用柔软的粘弹性材料(如Jell-O)制成的，那将有很大的不同。” “这增加了许多最新证据，表明癌细胞的行为不仅与癌细胞有关，而且还与癌细胞相互作用的环境有关。”

像傻腻子

传统上，对细胞迁移的研究是在一块坚硬，透明的聚合物上进行的，这种聚合物称为“组织培养塑料”或弹性水凝胶，例如软性隐形眼镜。基于这些研究，当前的信念是细胞不能在太软的水凝胶上迁移。但是，研究人员的目的是模仿细胞在其上迁移的现实生物组织，它们是柔软的并且不是纯弹性的，像橡皮筋，而是粘弹性的。

Adebowale说：“它们是固体材料，但它们也具有粘性和液体特性，因此可以在更长的时间范围内流动。”

根据乔杜里(Chaudhuri)的说法，诸如用于研究的粘弹性材料的示例包括面包面团，芝士和傻腻子。这些材料最初像弹性材料一样抵抗变形，但是随着时间的推移会粘性地放松该抵抗力。

当研究人员研究癌细胞在更像组织的底物上的运动时，结果与现有预期相矛盾。

该论文的资深作者Chaudhuri说：“我们发现，当基质是粘弹性的时，即使它是柔软的，细胞也可以很牢固地迁移。”

研究不仅发现细胞可以在柔软的粘弹性基质上迁移，而且研究人员还发现迁移运动是独特的。在像组织培养塑料这样的坚硬的2D表面上，细胞会粘附在表面上并形成扇状突起。该突起称为lamellipodium，可通过向前延伸前缘并推离表面来推动向前运动。在团队创造的粘弹性材料上，这些单元并没有那么广泛地散布。取而代之的是，他们使用纤细的穗状突起(称为丝状伪足)来驱动其运动。此外，他们的实验表明细胞使用所谓的“分子离合器”在基底上迁移。

乔杜里说：“想象一下，你在冰上移动。如果你对冰没有足够的附着力，然后尝试奔跑，那么你就不会去任何地方。” “您确实需要强大的抓地力才能推动并向前推进。这就是分子离合器对细胞的作用。​​”

在刚性组织培养塑料上稳固地迁移细胞会形成与基底的牢固粘附。作者观察到，柔软，粘弹性基质上的细胞也能够稳健迁移，但重要的是，这些细胞能够以较少的，较弱的粘附力迁移，就像细胞在其脚尖而不是整个脚上移动一样。

Adebowale说：“我认为最令人惊讶的是，材料特性-粘弹性-对细胞迁移能力具有如此巨大的影响。”

粘弹性和细胞培养

研究人员观察到的细胞迁移模式在坚硬的底物或仅具有弹性的底物上看不到的事实表明，粘弹性对细胞的行为至关重要，因此在以后的研究中具有重要意义。

乔杜里说：“这挑战了我们如何理解细胞迁移的教科书观点。” “细胞在粘弹性组织上的迁移与在玻璃，塑料培养皿或弹性凝胶上的迁移不同。因此，如果我们要研究细胞迁移，则需要使用粘弹性基质。”

在研究中着眼于单细胞迁移的同时，癌细胞在人体中成群迁移，并且发育的各个阶段都涉及细胞的集体运动。接下来，研究人员希望回答粘弹性如何影响集体细胞迁移的问题。