Ingenjörer vid Washington University in St. Louis rapporterar att medan enskilda onormala celler kan mekaniskt utforska ungefär 10 mikron bortom det de direkt vidrör, kan grupper av epitelceller kombinera krafter genom kollagen för att uppfatta egenskaper mer än 100 mikron bort – en effekt som forskarna säger kan förklara hur cancerceller navigerar vävnad.
Forskare vid Washington University in St. Louis säger att de har identifierat en form av långräckviddsmekanisk mekanosensning som låter celler detektera egenskaper långt bortom de ytor de är fysiskt fästa vid dem till. nnStudien – ledd av Amit Pathak, professor i maskinteknik och materialvetenskap vid universitetets McKelvey School of Engineering, med doktoranden Hongsheng Yu som medförfattare – publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences 2025. nn## Hur långt celler kan “känna” nnEnligt forskarna visade tidigare arbete från gruppen att enskilda onormala celler med “high front-rear polarity”, en egenskap associerad med migrerande celler, kan detektera fysiska signaler upp till cirka 10 mikron bortom deras omedelbara anknytningspunkt. De gör detta genom att dra i och deformera omgivande kollagenfibrer i extracellulära matrisen, vilket kan förmedla information om vad som ligger framför. nnI det nya arbetet rapporterar gruppen att epitelceller – celler som bekläder ytor på många vävnader – kan utöka den sensningsräckvidden dramatiskt när de rör sig och deformerar kollagen som ett kollektiv. Genom att använda ett kollagen–polyakrylamiddubbelskiktshydrogelsystem fann forskarna att epitelcellskollektiv kunde mekanosensera ett underliggande “basalt” substrat på djup större än 100 mikron, mätt genom cellklustringsbeteende och kollagendeformation. nn“Eftersom det är ett kollektiv av celler genererar de högre krafter”, sade Pathak i ett universitetsmeddelande som beskriver forskningen. nn## Modellering tyder på en tvåstegsprocess nnForskarna använde också beräkningsmodellering för att undersöka hur kollektiva krafter översätts till långräckviddssensning. Modellen beskrev beteendet som utspelande sig i två huvudfaser: en initial fas av cellklustring tillsammans med dynamisk kollagendeformation, följd av en fas av cellmigration och spridning. nnI de experiment som beskrivs i artikelns abstrakt förknippades styvare underliggande substrat med högre kollagendeformation och styvning samt minskad spridning av epitelkluster. nn## Varför det är viktigt för cancerforskning nnI en sammanfattning publicerad av universitetet föreslår forskarna att förmågan att upptäcka vad som ligger framför kan hjälpa cancerceller att fly från en tumör och navigera i omgivande vävnad. Meddelandet menar att en ökad förståelse för hur sensningsräckvidden styrs kan leda till strategier som stör en cancercells förmåga att “känna” sin väg, och därmed potentiellt begränsa migrationen. nnArbetet stöddes av National Institutes of Health under anslag R35GM128764 samt National Science Foundation’s Civil, Mechanical and Manufacturing Innovation-program under anslag 2209684.
