肿瘤细胞通过对基质纤维重塑影响局部侵袭的细胞力学机制

目的癌症转移始于早期的肿瘤细胞局部侵袭,在此期间,癌细胞从原发肿瘤中脱离,穿透细胞外基质(ECM),然后侵入邻近组织。然而,脱离和穿透过程中的细胞力学机制尚未完全理解。方法开发了一种双肿瘤球系统,通过实验原位观察肿瘤的侵袭和数值模拟进行定量分析来研究局部侵袭的力学机制。肿瘤球的制备采用的是经典的悬滴法,在获得合适的双肿瘤球后,通过加入适量的胶原溶液以完全淹没肿瘤球。此外,采用粗粒化建模方法来模拟肿瘤球和ECM纤维网络之间的相互作用。模拟是通过自主编写的FORTRAN代码进行求解运算。结果和结论细胞主动收缩产生的张力场在肿瘤侵袭中起着关键作用,是侵袭过程中重塑胶原纤维的驱动力。重塑的胶原纤维由于纤维基质的硬化,促进了细胞的极化和迁移,纤维的有序排列也有利于癌细胞的侵袭。抑制细胞收缩力能够消除ECM重塑,并显著减少癌细胞的侵袭。本研究通过开发的考虑细胞与ECM纤维之间相互作用的粗粒化细胞模型,预测了纤维网络的张力场以及肿瘤侵袭过程中的细胞极化迁移。本研究强调了肿瘤转移早期阶段细胞力学的作用,并可能为癌症治疗提供新的治疗策略。