科技养生|导致新的药物和新的治疗策略，科学家将生物学和物理科学融为一体
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【科技养生|导致新的药物和新的治疗策略，科学家将生物学和物理科学融为一体】麻省总医院(MGH)、哈佛医学院(HarvardMedicalSchool)和HMS的路德维希中心(LudwigCenter)的研究人员表示 ， 将肿瘤及其周围组织的物理特性纳入现有的生物和基因模型 ， 对癌症的理解不断发展 ， 可以引导癌症研究人员走上以前未知的道路 ， 有可能导致新药和新的治疗策略 。
“我们认为 ， 癌症研究的进展有赖于癌症生物学家、肿瘤学家、物理科学家和工程师之间的密切合作 。 要全面了解癌症的物理特征 ， 就需要从物理和生物科学的角度出发 ， ”MGH和HMS放射肿瘤学系埃德温L·斯蒂尔实验室(EdwinL.SteeleLab)的研究员拉凯什·K·贾恩(RakeshK.Jain)博士说 。
发表在杂志上的评论科学Jain和Steele实验室的同事HadiT.Nia博士和LanceL.Munn博士描述了影响癌细胞和肿瘤微环境的四个不同的物理特征 ， 它们都有助于肿瘤的生长和对强大的癌症药物的耐药性的发展 。
一种被广泛接受的癌症模型认为 ， 正常细胞会因为基因突变或环境污染而变得无赖 。 在这个模型中 ， 改变后的细胞开始失去控制并接管正常组织 ， 显示出八个特征 ， 包括促进和维持肿瘤生长的能力 ， 逃避免疫系统抑制肿瘤生长的企图 ， 刺激肿瘤的血液流动 ， 以及侵入局部组织和转移(扩散)在身体其他地方的能力 。
但是这个模型没有考虑物理过程如何影响肿瘤的进展和治疗 ， 作者说 。 除了麻省理工学院(MIT)的罗伯特·温伯格(RobertWeinberg)博士和瑞士联邦理工学院(瑞士联邦理工学院)博士道格拉斯·哈纳汉(DouglasHanahan)在洛桑提出的上述八项癌症生物学特征外 ， 贾恩和他的同事还提议增加四种不同的物理特征 ， 以捕捉肿瘤的生物力学异常：固体应力升高；间质流体压力升高；僵硬度和材料特性增加；组织微结构改变 。
三十年来在斯蒂尔实验室的研究导致了前两个标志的发现和临床翻译 。 贾恩说：“固体压力是随着细胞的增殖和迁移而产生的 。 它们足以压缩肿瘤内部和周围的血液和淋巴管 ， 阻碍血液流动和氧气、药物和免疫细胞的输送 。 ”
间质性液体压力升高是由于肿瘤中异常通透的血管将血浆漏入肿瘤周围组织 ， 以及淋巴液引流不足所致 。 间质液携带多种生长因子 ， 引起水肿(肿胀) ， 药物和生长因子的洗脱(释放) ， 促进肿瘤对局部和远处组织的侵袭 。
刚度增加是由于细胞基质(支架)的沉积和组织的重塑所致 。 这种刚性一直被用作肿瘤生长的诊断指标 ， 最近被认为是一种判断预后的指标 。 Jain解释说 ， 刚度增加会激活促进癌细胞增殖、侵袭和转移的信号通路 。
“最后 ， 当正常的组织结构被癌症的生长和侵袭破坏时 ， 微观结构就会改变 ， ”他说 。 基质(支持)细胞、癌细胞和细胞外基质采用新的组织形式 。 这改变了单个细胞与其周围基质和细胞之间的相互作用 ， 从而影响与侵袭和转移相关的信号通路 。
贾恩说 ， 通过发表在“科学”杂志上的评论文章 ， 他和他的同事们希望通过“从癌症生物学家和肿瘤学家的角度探索癌症物理特征的生物学起源和影响--他们致力于在长凳和临床上理解和克服身体异常--以及从物理学家和工程师为研究、诊断和治疗开发新模型和战略的角度 ， 来弥合物理和生物科学之间的差距 。 ”
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