癌症是一种难以治疗和研究的疾病，可能是由一系列基因突变引起的。例如，突变的RAS基因导致所谓的上皮组织结构的丧失，这是一种排列在器官外部的组织类型。为了更好地理解这一过程，TU/e的研究人员与来自西班牙IBEC和英国伦敦大学学院的同事一起研究了RAS基因如何导致二维上皮细胞的肿瘤生长。结果表明，组织物理在肿瘤生长中发挥关键作用，提示机械疗法可能有助于在未来的治疗中对抗肿瘤。
癌症是一个由200多种不同疾病组成的复杂家族，其中许多疾病是由已知致癌基因的突变基因引起的。
一个例子是RAS致癌基因,突变在人类癌症的30%左右,而且会导致失去上皮细胞组织结构的一种组织,你会发现覆盖身体的任何部位接触到外面的世界以及衬砌外的器官。
事实上，正是上皮组织产生了最具侵袭性的癌症形式:癌。最近的证据表明，一旦RAS癌基因被激活，组织物理在改变上皮组织结构方面起着主导作用。
新的见解
加泰罗尼亚生物工程研究所(IBEC)和TU/e的Vito Conte领导的一项新研究为组织物理学如何控制RAS癌基因表达以及在肿瘤生长的早期阶段导致的组织结构损失提供了关键的见解。
“我们早就知道癌症会改变组织的物理性质，”孔特说。“我们现在逐渐了解到，组织物理学也反馈到癌症的进展。这一交流为改进现有疗法开辟了新途径，甚至创造了新的疗法，如机械疗法。
从一层正常细胞开始
为了维持组织的结构和功能，上皮细胞以高度协调的方式协同工作。组织结构的破坏是上皮组织肿瘤的一个强有力的指标，而上皮组织占所有癌症的90%。
Conte和他的国际研究团队试图研究当RAS癌基因在单层上皮细胞中被激活时，物理是如何参与这一过程的。“直接识别人体细胞水平的机械变化是困难的。所以，我们的主要挑战是开发一种在实验室中生长正常人体组织的方法，然后当我们打开RAS致癌基因时，实时监测这些组织中肿瘤的结构和机制。”
从2D转换到3D
研究人员在实验室培养2D上皮细胞，并在选定的样本中激活RAS致癌基因。在短短24小时内，由于细胞间力量的不平衡，在样品中观察到结构和机械不稳定。
在48小时内，ras激活的组织转化为3D肿块，表明肿瘤开始生长。另一方面，非转化上皮样本保持其二维对照结构。
对被激活的RAS致癌基因的样本进行更仔细的检查，发现细胞首先分离成两个离散的层，这使整个组织失去组织，并随后形成一个3D癌块。研究人员通过计算机模拟数据来支持他们的实验结果。
未来mechano-therapies
Conte指出:“如果我们理解这种2D到3D结构变化的原因和方式，这种物理变化可能在未来被用作致癌的指标，然后可以用机械疗法作为目标。”
孔戴说:“支持癌症机械性的实验证据越来越多，过去的怀疑已经有所消退。”“然而，我们仍有工作要做，以充分说服癌症研究界(以及研究委员会资助我们的研究)，需要一个更包容的方法来研究癌症:一个将力学与生物化学、免疫学和分子生物学相结合的方法。”
“致癌RAS通过不同的组织力学指导人类上皮细胞的形态转化”，Agata Nyga, José J. Muñoz, S.L. Dercksen, Giulia Fornabaio, Marina Uroz, Xavier Trepat, Buzz Baum, Helen K. Matthews, Vito Conte(2021)。
