研究人员已解决了一个长期存在的谜题——为什么物理力量会减缓癌症生长，这一发现可能会重塑该疾病的治疗方法。
来自高威大学(University of Galway)、CÚRAM(爱尔兰研究医学设备中心)、爱尔兰研究理事会(Taighde Éireann)和比利时鲁汶大学(KU Leuven)的多学科研究团队构建了一个创新的AI加速计算模型来验证这一理论。
研究结果表明，学会利用物理力量对肿瘤施加的压力，可能会为一种称为"机械疗法"(mechanotherapies)的治疗方式在抗击癌症中开辟全新的角色。
该研究的主要负责人、博士后研究员艾瑞什·森蒂尔库马尔博士(Dr. Irish Senthilkumar)表示："癌细胞已知会绕过人体许多正常的生长控制机制，但肿瘤仍然会对机械压力做出反应。直到现在，我们还不明白为什么会发生这种情况，因此我们的目标是在细胞水平上研究其潜在的力学机制。"
CÚRAM高级研究员、高威大学生物医学工程副教授厄因·麦克埃沃伊博士(Dr. Eóin McEvoy)表示："随着我们对细胞压缩和致密化如何影响药物渗透和疗效(efficacy)的了解加深，这项工作对改善药物反应和设计新的机械治疗方案具有重要意义。"
研究表明，几十年来，科学家们注意到肿瘤细胞似乎会对化学物质难以轻易覆盖的一件事做出反应——物理压力。对肿瘤施加足够的物理压力，其生长就会减慢。但原因尚未完全理解。
关键在于细胞最初是如何生长的。在细胞能够分裂之前，它必须变得更大。细胞通过制造复杂的生物分子（蛋白质、脂质和其他构建块）来实现这一点，这些分子通过渗透作用(osmosis)将水吸入细胞，使其像一个小气球一样膨胀。一旦细胞达到临界大小，它就可以分裂成两个。在正常情况下，这种膨胀过程顺利进行。但当肿瘤被周围组织施加的物理压力限制时，这个过程就会受到干扰。外部机械负载会产生高静水压力(hydrostatic pressure)，与内部的渗透膨胀相对抗。结果是什么？细胞无法达到触发分裂所需的大校生长停滞。换句话说，肿瘤的物理结构不仅仅是疾病的被动背景，而是疾病的一个积极参与者。
麦克埃沃伊博士补充道："这一发现的意义远远超出了对一个有趣生物过程的解释。许多癌症药物通过靶向细胞分裂发挥作用。如果肿瘤的机械环境已经抑制了生长，理解这种相互作用可以揭示为什么某些药物在特定肿瘤类型或位置效果更好，而其他药物则失效。"
研究团队开发的AI加速计算模型运行复杂的计算，模拟数千个单个细胞如何在机械应力或没有足够空间生长的情况下集体生长和重组。如果没有AI模型，模拟将慢得无法进行。
研究人员使用乳腺癌球状体(breast cancer spheroids)对模型的预测进行了验证——这是在3D培养(3D cultures)中生长的小型球形癌细胞簇，能够密切模拟肿瘤在体内的行为方式。
结果显示，预测与实验结果相匹配，这让科学家们有信心确认他们已经确定了压力减缓癌症生长的真正机制。
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