به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تومور سرطان سینه در استروما، بافتی که در آن یک ماتریکس پیچیده خارج سلولی سلول‌ها را احاطه کرده است، ایجاد می‌شود و پیشرفت سرطان را از طریق نشانه‌های بیومکانیکی و شیمیایی واسطه می‌کند. مواد فعلی تا حدی از ماتریکس استرومایی در کشت‌های سلولی سه بعدی تقلید می‌کنند، اما روش‌هایی برای اندازه‌گیری خواص مکانیکی ماتریکس در مقیاس‌های طول مرتبط با سلول و سطوح الاستیسیته ی استرومایی وجود ندارد. ساخت داروهای شیمی درمانی علیه سرطان پستان پرهزینه، کند و اغلب ناکارآمد است، به طوری که بیش از 95 درصد از داوطلبان غربالگری شده در آزمایشات بیماران با شکست مواجه می شوند. یک تکنیک پیشگامانه برای کشت سلولی سه بعدی که توسط محققان دانشگاه آلتو فنلاند توسعه یافته است، بینش بی‌سابقه‌ای را در مورد گسترش سلول‌های سرطانی از طریق بافت ارائه می‌دهد. این تکنیک راه را برای بهبود اثربخشی در غربالگری کاندیدهای داروهای شیمی درمانی هموار می‌کند، و به طور بالقوه غربالگری نامزدهای دارویی غیرقابل دوام را در مراحل اولیه ممکن می‌سازد.

خصوصیات ماتریکس خارج سلولی در سرطان سینه

در سرطان سینه مهاجم، تومور معمولاً توسط بافتی به نام استروما، یک ماتریکس خارج سلولی که چندین نوع سلول را در خود جای داده است، احاطه می‌شود. این ماتریکس استرومایی نه تنها دارای خواص بیوشیمیایی متمایز است، بلکه نشانه های بیومکانیکی سه بعدی را به سلول‌هایی ارائه می‌دهد که مربوط به شروع و پیشرفت سرطان است. کشت‌های معمولی و مسطح بدون ماتریکس (کشت‌های سلولی 2 بعدی) خواص مکانیکی فیزیولوژیکی متعددی برای مدل‌سازی دقیق ماتریس استرومایی ناهمگن و پیچیده در کشت سه بعدی باید در نظر گرفته شود. الاستیسیته درون ماتریکس استرومایی از نظر فضایی از ≃100 Pa تا ≃10 کیلو پاسکال در مدول یانگ 3،5-8 بر اساس بیوپسی ex vivo متفاوت است. نشانه‌های الاستیسیته‌ ماتریکس واسطه شروع و تهاجم در سرطان سینه است. یک تغییر فضایی مداوم در الاستیسیته، به نام گرادیان الاستیسیته، در داخل ماتریکس استرومایی ممکن است مهاجرت سلول‌های سرطانی را هدایت کند. علاوه بر این، ماتریکس استرومایی با افزایش فشار الاستیسیته  می‌شود. نه تنها الاستیسیته خاص دارند، بلکه مکانیک وابسته به زمان را نیز نشان می‌دهند، که ناشی از ماهیت چسبناک جامد و مایع مانند (ویسکوالاستیسیته)، مربوط به بدخیمی سرطان پستان است. در کشت‌های سه‌بعدی برای تقلید استرومای سرطان پستان، معمولاً پیچیدگی بیومکانیکی ماتریکس استرومایی به طور کامل نشان داده نمی‌شود - که به طور ناکافی مشخص می‌شود.

کنترل خواص ماتریکس خارج سلولی (ECM)

پس از شیمی درمانی، سلول‌های سرطانی باقیمانده ممکن است در بافت باقی بمانند و شروع به حرکت کنند همین موضوع باعث عود سرطان می‌شود. محقق اصلی جوهو پوکی توضیح می‌دهد که فراتر از کشت‌های متعارف و دو بعدی سلولی، تکنیک آنالیز بیومکانیکی به سلول‌های سرطان سینه اجازه می‌دهد تا در مواد کشت سلولی سه‌بعدی رشد کنند که ساختارهای بافت انسانی را با دقت بیشتری تقلید می‌کند. سلول‌های سرطانی در واقع بافتی را که در آن قرار دارند احساس می‌کنند و می‌توانند رفتار خود را بر اساس محیط اطراف خود تغییر دهند. هنگامی که آنها با سرعت‌های مختلف حرکت می‌کنند، تنش‌های مشخصی را احساس می‌کنند. استرس می‌تواند تفاوت بین گسترش سرطان یا مسدود شدن حرکت آن به صورت مکانیکی باشد."هدف این تحقیق کنترل خواص ماتریکس خارج سلولی (ECM) است که سلول‌های سرطانی برای حرکت از آن استفاده می‌کنند و چگونگی توقف این سلول‌های سرطانی باقیمانده را بررسی می‌کنند. نتایج این تکنیک جدید اخیراً در مجله Soft Matter اعلام شده است.

ایجاد تغییر در ماتریکس سلول‌های سرطان سینه

سرطان سینه شایع ترین سرطان در زنان در سراسر جهان است و تمرکز تحقیقات این تیم را تشکیل می‌دهد. در سال 2024 بیش از 300000 نفر در ایالات متحده سرطان سینه تشخیص داده می‌شوند. در همین حال، شایع ترین سرطان‌ها، سرطان سینه، پروستات و روده، سالانه بیش از 300000 نفر را در اتحادیه اروپا می‌کشند. یک محقق بیومکانیک و مهندس بیومدیکال که از طریق دانشگاه استنفورد و ETH زوریخ به دانشگاه آلتو آمده است، روش کشت Pokki به محققان اجازه می‌دهد تا تنوع ECM را چه بین نمونه‌های کشت سلولی و چه در داخل یک نمونه توضیح دهند. "تحلیل ما به ما اجازه می‌دهد تا تغییرات در الاستیسیته ی بافت را در نظر بگیریم - به ویژه "الاستیسیته ی" مربوط به آن – تا بدانیم چگونه این روی روشی که سلول‌های سرطانی بدن را می‌گیرند و فشار می‌دهند و می‌کشند، حتی در مسیرهای یکدیگر در جایی که وجود دارد، تأثیر می‌گذارد. پوکی توضیح می‌دهد که در این نواحی ماتریکس مقاومت کمتری دارد. مدتی است که محققان دریافته‌اند که الاستیسیته ی متغیر ECM هنگام گسترش سرطان مهم است. با این حال، آن‌ها تاکنون فاقد ابزار لازم برای اندازه‌گیری دقیق بیومکانیک این حرکت سلولی بوده‌اند و توانایی آن‌ها را برای سرمایه‌گذاری کامل بر درک عمیق‌تر بیومکانیکی رفتار سلول محدود می‌کند. بنابرین در این کار ما شبکه متقابل (IPN) متشکل از داربست‌های آلژینات (برای تنظیم مکانیک) و کلاژن نوع 1 (یک ماده تشکیل دهنده ماتریکس استرومال) را بررسی کردیم. در آخر نیز ما ویسکوالاستیسیته را تجزیه و تحلیل کردیم و بهنتیجه خوبی در ساخت ماتریکس قابل تغییر رسیدیم.

بیومکانیک و مقاومت دارویی

با توجه به اینکه مطالعات اخیر نه تنها یک رابطه مهم بین خواص بیومکانیکی ECM و گسترش سلول‌های سرطانی، بلکه رابطه بین الاستیسیته ی بافت و مقاومت دارویی را نیز نشان می‌دهد، به‌ویژه به موقع است. پوکی می‌گوید: «ماهیت بیومکانیکی بافت انسان نه تنها بر نحوه گسترش سرطان تأثیر می‌گذارد، بلکه بر پاسخ آن به دارو نیز تأثیر می‌گذارد. اساساً، بسته به محیط مکانیکی آن، می‌تواند دارو را وارد بدن کند یا بیرون بیاورد». "این رویکرد جدید این پتانسیل را دارد که غربالگری دارویی را برای کاندیدهای شیمی درمانی به طور اساسی بهبود بخشد. این گام مهمی در مسیر کشف سریعتر شیمی درمانی برای بیماران سرطانی است." Pokki و تیم او قبلاً به مدت 5 سال روی این روش تجزیه و تحلیل در مقیاس سلولی تحقیق کرده اند. مرحله بعدی مطالعه بر استفاده از ابزارهای یکپارچه میکروسکوپی آنها برای بهبود آزمایش اثربخشی دارو در شیمی‌درمان‌ها متمرکز است.

پایان مطلب/.