轉移是癌症的一個階段，來自原發性腫瘤的細胞已具有擴散到身體其他部位並形成新生長的能力。這是一個致命的發展，因為大多數治療在癌症進展的這一階段都失敗了。細胞必須發生很多事情才能轉移。首先，它必須發展出遠離腫瘤的能力。然後，細胞進入血液或淋巴系統，並且必須存活通過循環系統。最終，細胞操縱其離開血液的方式，並在完全不同的環境中生長。細胞並不是孤立存在的，它們被流體，蛋白質，脂肪和酶以及許多其他分子所包圍。將該三維網絡統稱為細胞外基質。癌細胞必須能夠穿過該基質進行轉移。在整個過程中的關鍵步驟是細胞的移動和遷移能力。
癌細胞如何知道去向？
在《自然通訊》上發表的最新美國研究中，研究人員想知道癌細胞如何通過細胞外基質移動。他們對了解細胞如何做出方向選擇特別感興趣。科學家創建了Y形三維膠原蛋白微軌道，其分支臂的寬度大小各不相同。該團隊對分析空間限制，細胞與基質之間的相互作用以及細胞運動性感興趣。事實證明，癌細胞非常懶惰，並且沿著抵抗力最小的路徑前進。細胞將積極研究其周圍的基質，其中70％的細胞將優先沿著較寬的分支行進。科學家推測這是因為沿著狹窄的隧道行駛需要更多的能量，這是因為電池必須改變其形狀以擠壓通過隧道，或者必須使隧道變形才能通過，這兩個過程都需要消耗能量。可以將其想像成要穿越一個茂密的叢林，要麼必須爬過植物和巨石，要麼必須使用大砍刀切開自己的路，這兩種方法都將耗費精力。最好的選擇是在叢林中行走。研究人員接著研究了通過不同寬度的微通道傳播的細胞的能量消耗。他們發現約束更嚴格的細胞消耗了更多的葡萄糖，並增加了能量產生。
在狹窄的空間中移動需要更多的能量
然後，科學家設計了一種計算模型來預測癌細胞將向何處移動。他們的模型預測細胞將以最小化能量消耗的方式運動。該模型預測，剛性細胞或剛性細胞外基質內的細胞不太可能沿狹窄路徑移動。該團隊通過化學處理操縱細胞的剛度來測試他們的模型。他們發現，當增加細胞的剛度時，它減少了向狹窄路徑的遷移，還表明細胞需要消耗更多的能量來移動。然後，他們繼續加強微通道（或細胞外基質）的強度，發現細胞不太可能沿著較堅硬的隧道傳播。細胞也需要更長的時間才能通過這些剛性途徑。
這項研究表明細胞代謝是轉移的關鍵部分。此類研究為轉移性疾病新療法的開發提供了基礎信息。應該考慮此調查的一些限制。該小組在這項研究中僅研究了單個乳腺上皮癌細胞系。眾所周知，癌細胞比健康的癌細胞更具延展性。將他們的觀察結果與健康對照進行比較，以確定其作用是否對癌細胞特異，這將是很有趣的。如果測試一組癌細胞系以確定這些觀察結果在侵襲性和良性腫瘤類型中是否相似，那也將是有益的。細胞在培養皿中生長。