電離輻射軟化腫瘤細胞微環境

在所有癌癥患者中，近一半會接受放射治療，以抑制惡性細胞生長。不過，關于電離輻射如何影響細胞外基質（ECM），人們一直知之甚少。ECM由蛋白質以及包圍細胞并在其形狀、移動和信號功能中發揮重要作用的其他生物分子拼湊而成。一個美國范德堡大學研究團隊試圖揭秘放射如何改變這種微環境的力學性能。

該團隊發現，電離輻射能減少所提取腫瘤ECM以及膠原纖維分離基質的剛度。他們的研究成果日前發表于美國物理聯合會（AIP）出版集團所屬《應用物理快報—生物工程》“癌癥生物工程”特刊。該發現為將放射用于創建具有定制屬性的基質奠定了基礎，并且表明放射可能產生除擾亂細胞DNA以外的其他影響。

“我們想知道放射如何影響包圍細胞的組織，尤其是如何改變基質的剛度。”論文作者之一Cynthia Reinhart-King表示，“腫瘤生長期間組織剛度的變化是可以感知的。例如，剛度就是你在乳腺自我檢查中要尋找的東西。”

隨著癌癥細胞生長并且讓身體功能變得日益失調，包圍它們的生物分子網絡開始更多地交聯在一起，產生更厚、更硬的基質。這種更加堅硬的ECM對于癌癥細胞在體內遷移、相互傳遞信號以及形成腫瘤非常重要。瞄準ECM剛度成為攻擊癌癥細胞的一種潛在工具。

紅外光譜顯示，放射并未分解單獨的膠原纖維。膠原纖維是一種長且薄的結構蛋白質，充當了基質“腳手架”的作用。研究發現，放射會切斷這些纖維之間的連接、讓基質變松弛，并且減少其剛度。

Reinhart-King團隊還發現，當堅硬的ECM被經放射軟化的ECM替代時，腫瘤細胞不太可能擴散。懸浮在堅硬基質中的細胞更有可能穿過基質，達到血清梯度的另一邊。這類似于轉移的癌癥細胞從腫瘤中掙脫出來的方式。

Reinhart-King表示，他們的發現或許使未來的分級輻射成為可能。和目前的大多數療法相比，分級輻射是一種利用低輻射強度的長期治療。其中，特別重要的一點是判定變軟能否減少附近血管滲漏并且改善藥物傳輸。