近日，我校工程科学学院近代力学系及中科院材料力学行为和设计重点实验室的青年创新人才计划姜洪源教授与美国约翰霍普金斯大学的Sean Sun教授及Konstantinos Konstantopoulos教授课题组合作，在细胞力学方面的研究取得突破性进展，通过理论建模与实验验证提出了癌细胞在受限空间内迁移的新机制（Osmotic Engine Model），研究结果以“Water Permeation Drives Tumor Cell Migration in Confined Microenvironments”为题发表在《Cell》杂志。该研究的理论建模和数值模拟工作由姜洪源教授完成，他与约翰霍普金斯大学的另外一位研究者Kimberly Stroka同为文章的共同第一作者。
目前，关于癌细胞迁移的研究主要集中在二维平表面上的细胞运动，但是二维平表面与癌细胞在体内所处的微环境相去甚远。事实上，从原发肿瘤脱离的癌细胞在人体内主要是沿着血管、淋巴管等细小管状结构迁移，从而转移到其他地方继续生长，形成新的肿瘤。但是，细胞在体内三维空间中，特别是微小管道内的迁移机理还没有引起研究者的广泛关注。
基于姜洪源教授于2013年发表在《Biophysical Journal》的论文（Jiang H.Y. & Sun X.S. Biophys. J. 105:609-619, 2013）中提出的关于动物细胞体积和压力动态调控的基本力生物学模型，他与约翰霍普金斯大学的Sean Sun教授及Konstantinos Konstantopoulos教授等合作者通过理论预测和实验验证进一步发现并证实了与二维平表面上的细胞迁移截然不同的、不依赖于细胞粘附的一种癌细胞迁移的新机制（Osmotic Engine Model），阐明了在细小管道内水分子和各种离子由细胞前端进入细胞，从后端离开细胞，从而实现细胞整体向前运动的这样一种新的细胞运动方式，揭示了水分子和离子的跨膜输运对细胞迁移的重要作用。这项研究成果有助于了解癌细胞在体内的迁移扩散过程，对癌症的预防与治疗等方面的研究有着非常重要的科学意义与临床应用价值。
该工作得到国家自然科学基金委、中组部“青年创新人才计划”等项目的资助。
附文章链接：http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674%2814%2900340-7