Amikor egy tumorbetegség során áttétek képződnek, erre gyakran úgy kerül sor, hogy az eredeti tumorról leszakadó daganatos sejtek bekerülnek a véráramba, majd az érfalon átpréselve magukat új szövetekben telepednek meg és kezdenek osztódni. Egy friss vizsgálat szerint mindennek előfeltétele, hogy a tumorsejtek alapvető fizikai változásokon menjenek át: puhábbá, alakíthatóbbá válnak, hogy könnyebben tudjanak közlekedni. Mivel a tumorbetegségben elhunyó páciensek 90 százalékánál áttétek is vannak, ennek a változásnak a megelőzésével vélhetően nagyon sok életet lehetne megmenteni.
Az új kutatás egyik résztvevője, Roger Kamm kollégáival az elsők között volt, akik vizsgálni kezdték a tumorsejtek érfalon való átjutását, vagyis a transzendotheliális migrációt, amikor a véráramba került tumorsejt bepréseli magát az érfalat alkotó hámsejtek közé, hogy az erekből kijutva új helyen kezdjen osztódni. Kamm és munkatársai 2013-ban hajszálereket imitáló mikroszkopikus modelleken vizsgálták ezt a folyamatot, képeken rögzítve, hogyan jutnak át a daganatos sejtek az érfalon.
Az új vizsgálat részben erre a munkára épül, tovább finomítva a daganatos sejtek fizikai átalakulásával kapcsolatos ismereteket az áttétek képzése kapcsán. Az MIT és a Marylandi Egyetem kutatói a mostani kutatás során abból az előfeltevésből indultak ki a korábbi vizsgálatok alapján, hogy a tumorsejtek az érfalon való átjutáshoz felpuhulnak, és ezért tudnak átjutni a hámsejtek közti vékonyka réseken.
A teória tesztelésére Anya Roberts, Roger Kamm, Peter So és Vijay Raj Singh először is megalkották egy véredény 3 dimenziós szöveti modelljét. A modellen hámsejtek sorakoznak egy kollagén gélből álló rétegen, amely az extracelluláris mátrixot szimulálja. A szakértők három különböző, agresszív áttétképző tumor sejtjeit helyezték az érbe (tüdőrák-, mellrák- és melanomasejteket), majd figyelemmel követték a sejtek mechanikai tulajdonságainak alakulását, ahogy azok átjutottak az érfalon.
A sejtek merevségének mérésére alkalmas technikák nagy részét erre nem tudták alkalmazni, mivel ezekhez közvetlen érintkezésre van szükség a sejttel, ami megváltoztathatja annak fizikai tulajdonságait. Így a kutatók optikai megoldásokat alkalmaztak, amelyek révén a sejtmagot, a sejt legkeményebb részét is figyelni tudták. Az egyik bevetett módszer, a Brillouin-féle konfokális mikroszkópia segítségével a fény szóródása révén lehet nyomon követni, hogy egy térbeli környezetben hogyan változik a megfigyelt objektum sűrűsége. A másik módszerrel, egy reflektancia konfokális mikroszkópiás technikával pedig a sejtmembrán és a sejtmagi membrán hőmérsékleti fluktuációit mérték, ami lágyabb membrán esetén nagyobb, mint merevebb membránoknál.
A két módszerrel a szakértők sikeresen igazolták, hogy mindhárom típusú tumorsejt jelentősen puhábbá válik, ahogy áthalad a szimulált érfalon. A tüdő-, bőr- és emlőráksejtek rendre 30, 20 és 10 százalékkal puhultak fel, míg sejtmagjuk 32, 21 és 25 százalékkal vált lágyabbá. A felpuhulás 2–3 órával azután kezdődött meg, hogy a sejtek megkezdték a migrációt (a sejtek többségénél ennél jóval hosszabb ideig tart az átjutás), és 24 óra elteltével a sejtek még mindig a korábbinál puhábbak voltak. A kutatók azt gyanítják, hogy a felpuhult sejtek valószínűleg biológiailag is eltérnek az eredeti állapotú tumorsejtektől, mégpedig olyan módon, ami lehetővé teheti, hogy ellenálljanak a hagyományos kemoterápiáknak.
Hogy pontosan mitől puhulnak fel a sejtek, az egyelőre kérdés, de a szakértők úgy sejtik, hogy a sejtmagot kitöltő kromatin állomány (a DNS és a fehérjék) szerkezetében bekövetkező változások szerepet játszhatnak a folyamatban. A kutatók azt remélik, hogy a jelenség további vizsgálatával feltárhatják a háttérben zajló folyamatokat, és esetleg ezek célzott gátlásával megakadályozhatják, hogy a tumorsejtek felpuhuljanak, átjussanak az érfalon és áttéteket képezzenek.