在腫瘤細(xì)胞分裂和生長的過程中，腫瘤細(xì)胞之間相互推、拉、擠、壓?？茖W(xué)家們猜測(cè)力學(xué)信號(hào)在腫瘤中起到重要作用，但是目前還很不能解釋力學(xué)信號(hào)在其中是如何發(fā)揮作用的。這主要是因?yàn)槟壳斑€沒有一種好的方法可以測(cè)量活體組織中的生物力。最近華中科技大學(xué)的汪寧教授課題組在《自然?通訊》發(fā)表的一項(xiàng)彈性微球（Elastic Round Microgel）的技術(shù)解決了這個(gè)問題。美國國立衛(wèi)生研究院（NIH， National Institutes of Health）院長、美國科學(xué)院院士、美國醫(yī)學(xué)院院士Francis Collins教授7月12日在美國國立衛(wèi)生研究院院長博客上撰寫文章高度評(píng)價(jià)了汪寧教授的這項(xiàng)工作并稱其為“ingenious approach” （巧妙的方法）。這篇文章的標(biāo)題為“Watching Cancer Cells Play Ball” “看癌細(xì)胞打球”。

Collins院長在文章中介紹了汪寧教授課題組通過開發(fā)一種彈性微球的方法，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測(cè)量腫瘤和組織發(fā)育過程中生物力的微妙變化：“這種彈性微球就像一個(gè)微型籃球——只是用納米熒光球代替了空氣對(duì)其進(jìn)行填充。在這個(gè)實(shí)時(shí)的錄像中，我們可以看到黑色素瘤細(xì)胞在生長和分裂的過程中，不斷的對(duì)這個(gè)彈性微球進(jìn)行擠壓和旋轉(zhuǎn)。”

“汪寧等人通過基于液滴的微流控裝置生產(chǎn)出大小均勻的彈性微球，彈性微球中的彈性來自褐藻的海藻酸鹽。這種海藻酸鹽具有良好的生物親和性并且不會(huì)被哺乳動(dòng)物細(xì)胞打破。因此將這種彈性微球與哺乳動(dòng)物細(xì)胞共培養(yǎng)，可以保證哺乳動(dòng)物細(xì)胞的正常生長和分裂?！?/p>

“這種彈性微球是如何對(duì)活體組織中的生物力進(jìn)行測(cè)量的呢？這主要依靠彈性微球內(nèi)部的納米熒光球。在細(xì)胞對(duì)彈性微球進(jìn)行擠壓的過程中，彈性微球內(nèi)部的納米熒光球也會(huì)跟著被推擠，運(yùn)用熒光顯微鏡可以清楚的獲得這些納米熒光球的實(shí)時(shí)位置信息。因?yàn)閺椥晕⑶虻奈锢硇再|(zhì)（注：彈性模量）在制作的過程中已經(jīng)被測(cè)量過，所以通過這些納米熒光球的實(shí)時(shí)圖像，研究者可以準(zhǔn)確的計(jì)算出細(xì)胞施加在彈性微球表面的實(shí)時(shí)三維作用力——包括壓縮力、張力和剪切力等。”

“汪寧教授課題組已經(jīng)將這種方法投入使用并獲得了一些非常有意思的結(jié)果。例如，將小鼠黑色素瘤細(xì)胞放到實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，從單個(gè)細(xì)胞長到數(shù)百個(gè)細(xì)胞，平均的壓縮力看起來并沒有增加。但是在腫瘤組織中，細(xì)胞間的力每時(shí)每刻都在發(fā)生變化，同一組織中不同區(qū)域的生物力也有很大差異。這說明生物力在腫瘤細(xì)胞中扮演著非常重要的角色，但目前科學(xué)家對(duì)其還沒有很好的了解?！?/p>

“汪寧教授課題組還將這種彈性小球注射到斑馬魚的胚胎內(nèi)，用來測(cè)量胚胎發(fā)育過程中生物力的變化過程。”

“汪寧他們希望能夠有更多的科學(xué)家能夠使用這種全新的研究手段去獲得對(duì)我們身體中細(xì)胞間的作用力更深入的了解。這也許不像看斯蒂芬?庫里（注：NBA超級(jí)巨星）打NBA比賽那么令人激動(dòng)，但是它能夠幫助我們更深入的理解生物力在生物體中發(fā)揮的重要作用。”