เมื่อเนื้องอกก้าวหน้าและเติบโต พวกมันก็ได้รับการเปลี่ยนแปลงทางกลไก เช่น การเปลี่ยนแปลงความแข็งแกร่งของเมทริกซ์นอกเซลล์และการสะสมของความเครียดจากการกดทับ ทีมวิจัยของยุโรปได้เสนอว่าการบีบตัวของก้อนเนื้องอกนี้อาจช่วยอธิบายได้ว่าทำไมมะเร็งบางชนิดถึงดื้อต่อยาเคมีบำบัด เพื่อทดสอบสมมติฐาน นักวิจัยได้ตรวจสอบเนื้องอกทรงกลมที่เกิดจากเซลล์มะเร็งตับอ่อน
ภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตอย่างอิสระตามปกติ
ทรงกลมจะมีขนาดเพิ่มขึ้นจนถึงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางหลายร้อยไมครอน พวกเขายังฝังทรงกลมในเจลอากาโรส การกักขังนี้ลดการเพิ่มจำนวนเซลล์ ทำให้การเจริญเติบโตของทรงกลมช้าลง และหลังจากนั้นสองสามวัน นำไปสู่แรงกดดันที่เกิดจากการเติบโตในช่วงกิโลปาสคาล
Morgan Delarue จาก LAAS-CNRS อธิบายว่า “เราเลือกทำงานเกี่ยวกับมะเร็งตับอ่อนเพราะเป็นมะเร็งที่อันตรายที่สุดชนิดหนึ่ง และผลกระทบจากความเครียดจากการกดทับนั้นสำคัญมาก เนื่องจากเนื้องอกในตับอ่อนจะถูกบีบอัดอย่างมาก” Morgan DelarueจากLAAS-CNRSอธิบาย “เราเลือกที่จะตรวจสอบความเชื่อมโยงระหว่างความเครียดทางกลและประสิทธิภาพของเคมีบำบัด”
ในการศึกษาที่อธิบายไว้ในPhysical Review Letters Delarue และเพื่อนร่วมงานจากHZI , Claude Bernard Lyon 1 UniversityและCRCT ได้ทำการ รักษา spheroid ทั้งสองประเภทด้วย gemcitabine ยาเคมีบำบัด 10 μM พวกเขาพบว่าทรงกลมที่ถูกบีบอัดมีความไวต่อยาน้อยกว่าตัวที่เติบโตอย่างอิสระ ทรงกลมที่ไม่ถูกกักขังมีขนาดลดลง 30–40% หลังจากได้รับยา ในขณะที่ทรงกลมที่รักษาหลังจากการเจริญเติบโตแบบจำกัดสองวันหดตัวน้อยกว่า 10%
เนื่องจากเจมซิตาไบน์กำหนดเป้าหมายเซลล์ที่เพิ่มจำนวน
ประสิทธิภาพของยาที่ลดลงภายใต้การบีบอัดอาจเนื่องมาจากการเพิ่มจำนวนเซลล์ที่ลดลง อย่างไรก็ตาม การบีบอัดยังสามารถกระตุ้นวิถีทางกลไกที่ออกฤทธิ์โดยตรงกับยา ในลักษณะที่ไม่ไปถึงเซลล์ ถูกส่งออกออกจากเซลล์หรือปิดใช้งานโดยเซลล์ เป็นต้น
เพื่อสำรวจกลไกที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้ นักวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายผลรวมของการบีบอัดและการได้รับยาต่อการเติบโตของทรงกลม แบบจำลองได้ตั้งสมมติฐานไว้สองข้อคือ อัตราการเติบโตของเซลล์ได้รับผลกระทบจากแรงกดดัน และยานั้นฆ่าเฉพาะเซลล์ที่ขยายพันธุ์ด้วยอัตราการฆ่าที่ไม่ขึ้นอยู่กับแรงกดดัน
“เราไม่สามารถเลือกทดสอบพารามิเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้ในการทดลองได้ ดังนั้นเราจึงเลือกใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่มีส่วนผสมเพียงสองอย่าง” เดลารูอธิบาย “เราสามารถสอบเทียบพารามิเตอร์ทั้งสองอย่างอิสระ: การเพิ่มจำนวนภายใต้ความกดดัน และการฆ่ายาโดยไม่มีแรงกดดัน นอกจากนี้เรายังสันนิษฐานว่ามีการมีเพศสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างการเจริญเติบโตและความตายที่เกิดจากยา”
แบบจำลองทำนายข้อมูลการทดลองได้อย่างแม่นยำ ซึ่งหมายความว่าการดื้อต่อเนื้องอกเกิดขึ้นจากผลของการบีบอัดต่อการเพิ่มจำนวนเซลล์เท่านั้น “เราสังเกตเห็นการคาดการณ์ที่โดดเด่น” เดลารูกล่าว “สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงกลไกดังกล่าว เนื่องจากแบบจำลองนี้ไม่สามารถคาดการณ์ผลกระทบอื่น ๆ ของกลไกที่มีต่อยาได้”
การตีความนี้ยังบอกเป็นนัยว่าการลดความเครียดจากการกดทับ
ควรเพิ่มการงอกขยายของเซลล์ และทำให้ประสิทธิภาพของยาดีขึ้น เพื่อทดสอบสิ่งนี้ นักวิจัยได้ตรวจสอบสไปรอยด์ที่ฝังเจลซึ่งได้รับการรักษานานกว่า 6-7 วัน หลังจากนั้นขนาดก็ลดขนาดลงจนไม่ถูกบีบอัดอีกต่อไป แบบจำลองบันทึกข้อมูลการทดลองอย่างแม่นยำ: ความเร็วการตายเริ่มต้นที่ช้าระหว่างการบีบอัด ตามด้วยความเร็วที่เร็วกว่าในระยะที่ไม่มีการจำกัด
รูปแบบทางกลของการดื้อยานี้ควรเป็นอิสระจากชนิดของยาที่ใช้และประเภทของความเค้นเชิงกลที่ใช้ นักวิจัยยืนยันการคาดการณ์ทั้งสองนี้ ประการแรกพวกเขาทำการรักษา spheroids ด้วยยาเคมีบำบัด docetaxel แบบจำลองทำนายผลการทดลองได้อย่างแม่นยำ โดยประสิทธิภาพของ docetaxel ลดลงในทรงกลมที่ถูกบีบอัด
ต่อมาพวกเขาใช้ความเค้นเชิงกลประเภทอื่น: การอัดด้วยออสโมติกกับเดกซ์ทราน สเฟียรอยด์ที่ถูกบีบอัดด้วยออสโมติกที่บำบัดด้วยเจมซิตาไบน์แสดงให้เห็นการปรับประสิทธิภาพของยาที่คล้ายคลึงกันดังที่เห็นได้จากความดันที่เกิดจากการเจริญเติบโต อีกครั้ง แบบจำลองทำนายผลกระทบเหล่านี้อย่างแม่นยำ ตอกย้ำสมมติฐานที่ว่ากลไกลดประสิทธิภาพของยาโดยการปรับการเพิ่มจำนวนเซลล์
ทีมงานยังคงทำงานเกี่ยวกับคำถามนี้ต่อไปว่าความเครียดจากการกดทับส่งผลต่อการลุกลามและการรักษามะเร็งอย่างไร “นอกจากนี้ เรากำลังพยายามทำความเข้าใจว่าแรงกดมีผลต่อการเพิ่มจำนวนเซลล์อย่างไร” Delarue กล่าวกับPhysics World “เรารู้ว่ามันหยุดการแพร่กระจาย แต่อย่างไร? การเข้าใจประเด็นนี้จะช่วยให้เราพัฒนาการรักษาควบคู่กัน: ยาที่จะบังคับให้เซลล์เพิ่มจำนวนขึ้นภายใต้แรงกดดัน บวกกับเคมีบำบัดเพื่อฆ่าพวกมัน”
การสับเปลี่ยนไปมาบนพรมเพื่อให้ใครบางคนถูกไฟฟ้าดูดอาจดูเหมือนเป็นกลอุบายที่เก่าแก่ที่สุดในหนังสือ แต่นักวิทยาศาสตร์รู้เพียงเล็กน้อยว่าทำไมมันถึงเกิดขึ้น Robert Alickiนักฟิสิกส์คณิตศาสตร์และทฤษฎีแห่งมหาวิทยาลัยกดานสค์ ประเทศโปแลนด์กล่าวว่า “ฉันเชื่อเช่นเดียวกับที่นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่คิดว่าปรากฏการณ์เหล่านี้เข้าใจโดยผู้เชี่ยวชาญ” “แต่มันไม่ใช่กรณี มันยังคงเป็นคำถามเปิดอยู่”
ต้องขอบคุณ Alicki และAlejandro Jenkins เพื่อนร่วมงานของเขา จาก Universidad de Costa Rica ความลึกลับที่ล้อมรอบ triboelectricity (เป็นที่ทราบกันดีว่าเอฟเฟกต์ “การชาร์จโดยการถู”) อาจจะชัดเจนขึ้น ตามคำกล่าวของ Alicki และ Jenkins อุปสรรคสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับไทรโบอิเล็กทริกคือนักฟิสิกส์มักจะมองปรากฏการณ์นี้ในแง่ของศักย์ไฟฟ้าไฟฟ้าสถิต แม้ว่า “จากผลกระทบที่อาจเกิดขึ้น คุณจะไม่มีวันรักษากระแสที่ไหลผ่านวงจรได้” เจนกินส์กล่าว “มันเหมือนกับปัญหาของการเคลื่อนไหวชั่วนิรันดร์”
Credit : fashionliability.com fiestasdesanjuan.org fiksius.com foliumzuurb11.com fpclouisville.com
