종양 가장자리의 끈적한 유체가 교모세포종 세포를 더 침습적으로 만든다

교모세포종의 바깥 가장자리를 둘러싼 유체는 중심부 근처의 유체보다 훨씬 끈적하며, 새로운 실험실 연구는 이 점도가 암세포를 단순히 느리게 만드는 것이 아니라고 시사한다. 오랜 노출 후 세포는 침습을 더 쉽게 하는 방향으로 적응한다. 충칭 종합병원(Chongqing General Hospital)과 충칭대학교 연구진의 이 연구는 《마이크로시스템스 앤드 나노엔지니어링》(Microsystems & Nanoengineering)에 게재되었다. 연구에는 실험실에서 배양한 세포가 사용되었으며, 이 결과가 환자의 종양에 어떻게 적용되는지 보여 주려면 추가 연구가 필요하다.

간과된 요인

암 연구는 주로 화학 신호와 조직의 경직도에 집중해 왔다. 가장 치명적인 뇌암 중 하나인 교모세포종에서는 종양의 전진하는 가장자리의 유체가 중심부의 죽은 조직보다 점도가 약 여덟 배 높아, 바깥으로 이동하는 세포는 점점 커지는 저항을 만난다. 기존의 폐쇄형 미세유체 장치는 이를 연구하기에 적합하지 않은데, 밀폐된 채널은 산소와 영양소를 제한할 수 있고 벽면 마찰이 추가적인 힘을 더하기 때문이다.

칩

연구진은 개방형 미세유체 플랫폼을 만들었다. 분리 가능한 덮개와 작은 기둥 배열을 갖춘 2층 막이다. 덮개를 통해 연구자는 세포가 이동을 시작하는 시점을 제어할 수 있고, 기둥은 세포를 눌러 핵 모양의 변화를 관찰할 수 있게 한다. 이 장치는 최대 한 달간 연속 배양을 지원하며 표준 다중 웰 플레이트에 들어맞는다.

두 가지 인간 교모세포종 세포주인 U-251과 LN-229를 종양의 침습 가장자리를 모방하도록 설계된 끈적한 유체(7.1 cP)에서 한 달 동안 배양했다. 칩 위에서 적응한 세포는 처리하지 않은 대조군보다 더 빠르고 더 멀리 이동했는데, 더 끈적한 유체는 보통 움직임을 방해할 것이므로 이는 놀라운 결과였다.

더 작고 더 유연한 세포

적응한 세포는 더 작아지고 변형되기 쉬워져 기둥 사이를 비집고 지나갔다. 핵은 눈에 띄게 변형되었고, 기계적 힘을 감지하는 단백질인 YAP이 핵에 축적되었다. 두 세포주는 분자 수준에서 다르게 반응했다. U-251 세포는 중간엽 유사 재프로그래밍을 겪으며 CD44, FN1, MMP9를 포함한 침습 관련 유전자를 켰고, LN-229 세포는 유전자 발현에 뚜렷하고 지속적인 변화 없이 더 유연하고 이동성이 높아졌다.

웨스턴 블롯 분석에서는 세포를 정상 점도의 유체로 되돌린 뒤에도 단백질 변화가 남아 있는 것으로 나타났으며, 이는 일종의 ‘기계적 기억’을 시사한다. 연구진은 이 칩을 종양 내부에 더 가까운 조건에서 약물, 예를 들어 YAP 신호전달이나 세포골격 재구성을 표적으로 하는 약물을 시험하는 데 사용할 수 있다고 제안한다.

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