融合生物和物理科学收益率深入了解癌症

一个进化的理解癌症,包含的物理性质肿瘤及其周围组织到现有生物和遗传模型可以直接癌症研究人员先前未知的途径,可能导致新药物和新治疗策略,说调查人员从马萨诸塞州总医院(MGH),哈佛医学院(HMS)和路德维希HMS的中心。

“我们相信,在进步癌症研究依赖之间的密切合作癌症生物学家,肿瘤学家、物理科学家和工程师。全面了解癌症需要严格和广泛的物理特征角度跨越物理和生物科学,“Rakesh k . Jain博士,一名调查员的埃德温·l·斯蒂尔实验室的放射肿瘤学在MGH和HMS。

在一篇发表于《华尔街日报》科学Jain和斯蒂尔实验室同事哈迪t . Nia博士和兰斯·l·穆恩博士描述四个不同物理特征影响的癌症癌症细胞和肿瘤微环境,导致肿瘤增长和抵抗强大的抗癌药物的发展。

公认的癌症模型认为,正常细胞就流氓因为基因突变或环境的侮辱。在这个模型中,改变细胞复制失控,开始接管正常组织,显示八个特征,包括能够促进和维持肿瘤的生长,逃避免疫系统试图抑制经济增长,刺激血液流动肿瘤和入侵当地组织和转移(扩散)身体其它部位的。

但是这个模型未能考虑物理过程如何影响肿瘤进展和治疗,作者说。除了上述八个癌症生物特征提出的罗伯特·温伯格博士,来自麻省理工学院,和道格拉斯Hanahan,博士,瑞士联邦理工学院洛桑,耆那教徒和他的同事们提出增加四个不同物理特征捕获肿瘤的生物力学异常:高固体应力;高孔隙流体压力;增加刚度和改变材料特性;和改变组织微架构。

三十年的研究在斯蒂尔实验室发现和临床翻译前两个特点。创建“固体应力扩散和迁移细胞周围组织的推动和拉伸固体组件。他们是足够大的压缩血液和淋巴管周围肿瘤,削弱血流量和氧的交付、药物和免疫细胞,”Jain说。

异常高孔隙流体压力引起的渗透在肿瘤血管渗漏血浆肿瘤周围的组织,并通过淋巴引流不足液体。组织液携带各种生长因子,引起水肿(肿胀),洗脱(释放)的药物和生长因子,促进癌症入侵的地方和遥远的组织。

增加刚度是由细胞矩阵的沉积(脚手架)和重构的组织。这个刚度一直被用作诊断的标志肿瘤的生长,最近它被公认为预后的标志。增加刚度激活信号通路促进增殖、侵袭性和转移的癌细胞,耆那教的解释道。

”最后,当正常组织架构是癌症生长和入侵而中断,微架构改变,”他说。“基质(支持)细胞,肿瘤细胞和细胞外基质采用新的组织。这改变了单个细胞之间的相互作用及其周围的矩阵和细胞,从而影响信号通路与入侵和转移有关。”

Jain说,与科学的评论文章,他和他的同事们希望物理和之间的桥梁生物科学”探索的生物物理特征的起源和影响癌症癌症生物学家的观点和oncologists-who工作理解和克服物理异常在板凳上和诊所和视角的物理学家和工程师开发新的模型和策略的研究,诊断和治疗。”