物理工具有助于跟踪癌细胞多样性
癌细胞是一个狡猾的对手。疾病胜过许多潜在治疗的原因之一是由于癌细胞群的多样性。研究人员发现，这个人群难以表征和量化。
康奈尔（Cornell）领导的团队采用了一种新颖的跨学科方法，通过采用更常用于物理和经济学中使用的统计建模技术来分析乳腺肿瘤细胞的行为。该团队能够证明癌细胞的多样性或异质性如何受其化学环境的影响，即通过与特定蛋白质的相互作用，这导致肿瘤生长。
由Mingming WU领导的一名研究团队与CNF合作制造了该微流体芯片，其中包含四个相同的三通道设备。团队将乳腺肿瘤细胞和趋化因子蛋白CCL19放入每个设备，然后使用开源软件分析癌细胞行为。
研究人员的论文，”淋巴趋化因子CCL19促进了3D微环境中乳腺肿瘤细胞运动性的异质性，该环境通过Lévy分布分析揭示了”，2月14日发表在2月14日综合生物学。
“治疗癌症非常困难。该领域的许多人认为这是因为癌症人群的多样性，”农业与生命科学学院生物与环境工程学教授Mingming Wu说。“尽管免疫细胞圆形和相似的方式以相同的方式移动，癌细胞的形状不同，并以不同的速度移动。我们知道，快速搬运工非常致命。您将如何量化这种异质性？”
另一个挑战是，只有少数癌细胞移动快，造成最大的损害，并且很难找到。
追踪这些稀有细胞的努力类似于寻找在艺术与科学学院物理学教授安德斯·瑞德（Anders Ryd）实验室中进行的难以捉摸的颗粒。在关于咖啡的对话中，Ryd和Wu意识到癌细胞研究可能会结合相同类型的复杂统计工具，这些工具帮助粒子物理学家了解了罕见的能量现象，例如备受追捧的希格斯玻色子。
Ryd说：“我们在粒子物理学中所做的是真正的统计数据分析，试图找出哪些功能形式描述了我们的数据。”“在这种情况下，兴趣是查看离群值，进一步迁移并表征它的单元。我们在粒子物理学中使用的许多工具都很好地为此分析。”
WU的Biofluidics Lab与康奈尔纳米级科学和技术设施（CNF）合作，制造具有三个平行通道的微流体设备，每个通道大约是人毛的宽度。该小组与趋化因子蛋白CCL19一起将乳腺肿瘤细胞引入了该装置，该趋化因子蛋白CCL19由淋巴结分泌，并在恶性肿瘤细胞中高度表达。
为了对癌细胞轨迹进行建模，该团队使用了根，这是一种开源软件，用于在高能物理和某些经济学应用中执行统计分析。
研究人员发现，趋化因子的存在导致靶向癌细胞移动更快，异质性增加。
吴说：“这类似于我们作为一个社会试图使人口更加多样化的方式，因为我们知道，如果人口多样化，它更强大，更健康。”“我觉得癌症是一样的。他们使他们的人口更加多样化，更坚不可摧。”
抑制受体CCL19受体的治疗可能会降低肿瘤细胞的侵袭性，尽管这也可能导致癌细胞吴说，采取新的，甚至更隐形的策略来生存。
通过分析这些细胞响应环境线索，例如化学梯度，温度，光强度和机械力量 - Wu的团队希望阐明生物学的基本原理，这些原理不如物理学的基本定律割伤和干燥。
她的团队也可以借一些技术。
吴说：“物理科学已经有很多工具，因为物理科学一直是一个非常定量的领域。”“直到最近，定量生物学才开始塑造。因此，我觉得这种集成很强大，因为您不必重新发明轮子来进行这种建模。”
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