セントルイスにあるワシントン大学のエンジニアらが、単一の異常細胞は直接触れるものの約10マイクロメートル先まで機械的に探知できる一方、上皮細胞の集団はコラーゲンを通じて力を合わせ、100マイクロメートル以上離れた特徴を感知できると報告した。研究者らは、この効果ががん細胞が組織を移動する方法を説明するのに役立つ可能性があると述べている。
ワシントン大学の研究者らは、細胞が物理的に付着している表面をはるかに超えた遠くの特徴を検知できる長距離機械的感知の形態を特定したと述べている。研究は、同大学のマッケルヴェイ工学大学院の機械工学・材料科学教授であるAmit Pathak氏が主導し、PhD学生のHongsheng Yu氏が共著者となり、2025年にProceedings of the National Academy of Sciencesに掲載された。研究は、同大学のマッケルヴェイ工学大学院の機械工学・材料科学教授であるAmit Pathak氏が主導し、PhD学生のHongsheng Yu氏が共著者となり、2025年にProceedings of the National Academy of Sciencesに掲載された。## 細胞が「感じる」距離##研究者らによると、従来の同グループの研究では、「前後極性が高い」という移動細胞に関連する特徴を持つ単一の異常細胞が、付着点から約10マイクロメートル先までの物理的合図を検知できることが示されていた。これは、周囲の細胞外マトリックスのコラーゲン繊維を引っ張り変形させることで、前方に何があるかの情報を伝達する。新たな研究では、上皮細胞――多くの組織の表面を覆う細胞――が集団として移動しコラーゲンを変形させることで、感知範囲を劇的に拡大できると報告されている。コラーゲン–ポリアクリルアミド二層ハイドロゲルシステムを用いた研究で、上皮細胞集団は、細胞クラスタリング行動とコラーゲン変形を通じて、100マイクロメートルより深い「基底」基質を機械感知できることがわかった。「集団であるため、より大きな力を発生させる」とPathak氏は大学のプレスリリースで述べている。## モデリングで示された2段階プロセス##研究者らはまた、集団力が長距離感知にどのように変換されるかを調べるため、計算モデルを用いた。モデルでは、この挙動が2つの広範な段階に展開すると記述されている：初期の細胞クラスタリング段階と動的なコラーゲン変形を伴う段階、およびその後の細胞移動と分散段階。論文の要旨で記述された実験では、より硬い基底基質が、より高いコラーゲン変形と硬化、および上皮クラスタの分散減少と関連していた。## がん研究にとっての重要性##大学のサマリーでは、研究者らは前方に何があるかを検知する能力が、がん細胞が腫瘍から脱出し周囲組織を移動するのを助ける可能性があると示唆している。リリースでは、感知範囲の制御を理解することが、がん細胞の「経路を感じる」能力を妨害する戦略を示し、移動を制限する可能性があると主張している。この研究は、National Institutes of Healthの助成金R35GM128764およびNational Science FoundationのCivil, Mechanical and Manufacturing Innovationプログラムの助成金2209684により支援された。
