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動物細胞與其周圍細胞外基質之間的相互作用，對細胞功能，包括細胞生長和遷移有重要的影響，但是關于這些方面的調控機制，科學家們了解的還非常少。由康奈爾大學生物工程師和賓州大學研究人員組成的多學科研究小組研發了一種檢測細胞力的新技術，并利用這一技術分析了一個乳腺癌細胞與其纖維環境之間的相互作用，這對于多個研究方向具有重要，比如免疫學與癌癥生物學，也能幫助科學家們設計出更好的組織工程生物支架。

這一研究成果公布在《美國國家科學院院刊》（PNAS）雜志上，領導這一研究的是康奈爾大學的吳明明（Mingming Wu，音譯）教授，作為一位生物工程師，多年前，她的實驗室開發出一種瓊脂糖凝膠微流體設備，解析了正常想和腫瘤細胞的新遷移機制。

在這篇文章中，研究組設計了一種3D牽引力顯微鏡（traction-force microscopy），檢測膠原基質中分散的熒光標記珠，研究人員將這些微珠放在乳腺癌細胞基質中，賓州大學的Vivek Shenoy研究組就此計算出細胞牽引力。“細胞基質就像是一根繩子，細胞為了能移動，就必須在這根繩子上使力，”吳教授說，“就癌癥轉移來說，如果細胞不遷移，那么就會是一個良性腫瘤，一般不危及生命。”一旦癌細胞開始遷移，就有可能會出現嚴重問題，給身體帶來多方面影響。這項研究指出，這種細胞與基質之間的交流也許是靶向癌癥治療的一個新方法，“我相信每一次的技術進步都將促進科學發現，”她說。細胞遷移是個復雜的過程，意味著細胞擺脫束縛，在生物體內移動，并侵入新的組織。然而，癌細胞遷移的研究，還面臨著獨特的挑戰。腫瘤是個異質性的群體，只有一小部分細胞能夠獲得遷移的特性，并移動到新的組織。根據微環境的不同，轉移細胞表現出善變的遷移模式。研究人員在研究遷移時，面臨著艱難的選擇。一方面，他們需要簡化的體外系統，來檢驗特定的假說和解析運動的機制。另一方面，他們又想要在組織和活體的背景下研究這些機制。這種矛盾促使越來越多的研究人員開始求助于三維（3D）模型和活體成像技術。

荷蘭內梅亨分子科學研究所的Peter Friedl認為，過去十年3D模型的開發對于細胞遷移的研究是至關重要的。這些復雜的模型讓研究人員能夠控制支架的孔徑和硬度等因素，這些對細胞運動可能很重要。*近，Yamada的研究小組就在正常和腫瘤細胞中發現了一種全新的遷移機制，其中細胞利用類似活塞的核向前運動。

過去十年，細胞遷移的研究已經從基本機理轉移到疾病病理。之前，依靠透明的動物，比如線蟲、斑馬魚，人們已經獲得了細胞在體內遷移的基本見解。如今，人們開始高難度的挑戰，以哺乳動物作為研究目標。當然，這很困難。小鼠組織是不透明的，可見光只能穿透100微米，而且生成一定數量的小鼠模型很昂貴，也很耗時。盡管如此，越來越多的研究人員還是采用活體成像技術來研究小鼠中的細胞遷移。這種技術依賴轉基因小鼠以及顯示腫瘤細胞的熒光報告分子，之后再利用顯微鏡來追蹤。