基质力学调控肿瘤细胞定向运动的细胞骨架力学机制

目的在发生发展进程中,通常伴随着细胞外基质的异常沉积、交联、重塑及组织刚度增加。然而,基质刚度如何调控肿瘤细胞恶性迁移的分子机制尚不清楚。方法选用乳腺癌细胞为研究对象,以聚丙烯酰胺水凝胶为基质,构建与正常乳腺组织,乳腺癌早期、中后期组织刚度相当的体外培养模型,通过多种显微成像等手段,分析在不同刚度基底上细胞的运动能力、骨架结构、黏着斑形成、伪足特征以及牵引力分布情况及其分子调控机制。

胞外基质刚度对骨肉瘤干细胞自我更新的调控机制研究

目的在肿瘤微环境中,细胞外基质的机械性能在肿瘤发生发展中扮演着极其关键的角色。目前关于基质刚度调控肿瘤细胞增殖迁移分子机制的研究已经比较成熟,但是对肿瘤干细胞的研究还比较少,本研究旨在探究细胞外基质刚度对骨肉瘤干细胞特性的影响及其潜在分子机制。方法制备不同刚度(7 kPa、20 kPa、55 kPa)的聚丙烯酰胺凝胶基底,分别模拟结缔组织、肌肉组织以及骨组织的刚度,再用塑料板作为对照组。接种骨肉瘤干细胞于不同刚度基底上培养48 h后,Ki67染色和划痕实验检测基质刚度对骨肉瘤干细胞增殖和迁移能力的影响,体外成球实验探究基质刚度对骨肉瘤干细胞自我更新的影响,荧光定量PCR、免疫印迹及免疫荧光实验检测基质刚度对骨肉瘤干细胞标志物表达和骨肉瘤干细胞自我更新的初步分子机制。结果细胞在不同刚度的基底上生长48 h后,Ki67染色和划痕实验检测发现硬基质能够促进骨肉瘤干细胞的增殖和迁移。成球实验探究结果发现软基质上骨肉瘤干细胞的自我更新能力更强,而且软基质上干细胞标志物Sox2、Oct-4、Nanog表达水平最高,即随着基质刚度的增加,骨肉瘤细胞的干细胞特性逐渐降低。荧光定量PCR结果表明软基质上miR-29b-5p的表达明显低于硬基质,且过表达miR-29 b-5p后,免疫印迹实验表明,能够显著抑制Spinl,P13K/p-Akt/p-Stat3以及Sox2的表达。结论基质刚度变化调控了骨肉瘤干细胞的干性维持,软基质刚度(7 kPa)可以抑制miR-29b-5p的表达,而且miR-29b-5p可以通过抑制Spinl进而抑制P13K/Akt/Stat3/Sox2信号来调控肿瘤细胞的干细胞特性,该研究为靶向骨肉瘤干细胞的治疗提供了新思路。