“看癌细胞打球”，活体组织中的生物力可以进行测量！

在肿瘤细胞分裂和生长的过程中，肿瘤细胞之间相互推、拉、挤、压。科学家们猜测力学信号在肿瘤中起到重要作用，但是目前还很不能解释力学信号在其中是如何发挥作用的。这主要是因为目前还没有一种好的方法可以测量活体组织中的生物力。最近华中科技大学的汪宁教授课题组在《自然•通讯》发表的一项弹性微球（Elastic Round Microgel）的技术解决了这个问题。美国国立卫生研究院（NIH， National Institutes of Health）院长、美国科学院院士、美国医学院院士Francis Collins教授7月12日在美国国立卫生研究院院长博客上撰写文章高度评价了汪宁教授的这项工作并称其为“ingenious approach” （巧妙的方法）。这篇文章的标题为“Watching Cancer Cells Play Ball” “看癌细胞打球”。

Collins院长在文章中介绍了汪宁教授课题组通过开发一种弹性微球的方法，实现了实时测量肿瘤和组织发育过程中生物力的微妙变化：“这种弹性微球就像一个微型篮球——只是用纳米荧光球代替了空气对其进行填充。在这个实时的录像中，我们可以看到黑色素瘤细胞在生长和分裂的过程中，不断的对这个弹性微球进行挤压和旋转。”

“汪宁等人通过基于液滴的微流控装置生产出大小均匀的弹性微球，弹性微球中的弹性来自褐藻的海藻酸盐。这种海藻酸盐具有良好的生物亲和性并且不会被哺乳动物细胞打破。因此将这种弹性微球与哺乳动物细胞共培养，可以保证哺乳动物细胞的正常生长和分裂。”

“这种弹性微球是如何对活体组织中的生物力进行测量的呢？这主要依靠弹性微球内部的纳米荧光球。在细胞对弹性微球进行挤压的过程中，弹性微球内部的纳米荧光球也会跟着被推挤，运用荧光显微镜可以清楚的获得这些纳米荧光球的实时位置信息。因为弹性微球的物理性质（注：弹性模量）在制作的过程中已经被测量过，所以通过这些纳米荧光球的实时图像，研究者可以准确的计算出细胞施加在弹性微球表面的实时三维作用力——包括压缩力、张力和剪切力等。”

“汪宁教授课题组已经将这种方法投入使用并获得了一些非常有意思的结果。例如，将小鼠黑色素瘤细胞放到实验室的培养皿中培养，从单个细胞长到数百个细胞，平均的压缩力看起来并没有增加。但是在肿瘤组织中，细胞间的力每时每刻都在发生变化，同一组织中不同区域的生物力也有很大差异。这说明生物力在肿瘤细胞中扮演着非常重要的角色，但目前科学家对其还没有很好的了解。”

“汪宁教授课题组还将这种弹性小球注射到斑马鱼的胚胎内，用来测量胚胎发育过程中生物力的变化过程。”

“汪宁他们希望能够有更多的科学家能够使用这种全新的研究手段去获得对我们身体中细胞间的作用力更深入的了解。这也许不像看斯蒂芬•库里（注：NBA超级巨星）打NBA比赛那么令人激动，但是它能够帮助我们更深入的理解生物力在生物体中发挥的重要作用。”