发现电离辐射可以软化肿瘤细胞的微环境

近一半的癌症患者接受放射治疗以抑制恶性细胞的生长。但人们对于电离辐射如何影响细胞外基质(ECM)知之甚少，细胞外基质是一种蛋白质和其他生物分子的拼凑物，它们围绕细胞并在其形状，运动和信号传递功能中起着至关重要的作用。范德比尔特大学的一个研究小组旨在解释辐射如何改变微环境的机械特性。

该团队证明，电离辐射可以降低提取肿瘤的ECM和胶原纤维的分离基质的刚度。本周出现在APL Bioengineering关于“癌症生物工程”的特刊中，他们的结果为照射用于制造具有定制特性的基质铺平了道路，并表明放射疗法可能具有超越细胞DNA破坏的作用。

“我们想知道辐射如何影响细胞周围的组织，特别是它如何改变基质的刚度，”该报的作者辛西娅莱因哈特 - 金说。“肿瘤生长过程中组织硬度的变化是可以明显的。例如，僵硬是你在乳房自我检查中所寻求的。”

随着癌细胞生长并变得越来越功能失调，围绕它们的生物分子网络沉积得更多并且开始更多地交联，导致更厚，更硬的基质。这种更强硬的ECM对于癌细胞在整个身体内迁移，相互发出信号并形成肿瘤至关重要。针对ECM的僵硬度已成为攻击癌细胞的有前途的工具。

“二十年前，如果你曾询问癌症的主要驱动因素是什么以及研究的主要焦点应该在哪里，那么它主要依赖于遗传学，它仍然适用于个性化医疗，”Reinhart-King说。

迄今为止，关于辐射对细胞微环境的影响的大部分研究已经涉及包括细胞的样本，模糊了照射对ECM的影响，而不是细胞的内部机制。

红外光谱显示，辐射不会分解胶原蛋白的单个纤维，胶原蛋白是充当基质支架的长而薄的结构蛋白。相反，它通过切断这些纤维之间的粘合，使基质松弛并降低其刚度来软化基质。

Reinhart-King的研究小组发现，当他们的硬性ECM被辐射软化的ECM取代时，肿瘤细胞不太可能扩散。悬浮在坚硬基质中的细胞更可能通过基质进入血清梯度的另一侧，类似于转移癌细胞如何从肿瘤中脱离。软化的基质更有可能将细胞固定到位。

Reinhart-King表示，他们的研究结果可能使未来的分次射线辐射 - 使用比当今大多数治疗方法更低的辐射强度进行长期治疗。一个特别感兴趣的领域是确定软化是否可以减少附近的血管泄漏并改善药物输送。

“由于存在与辐射相关的风险，我们有兴趣研究如何分剂量，”Reinhart-King说。“关键是找到合适的平衡点。”