Sp1机械转导调控乳腺癌细胞在工程化粘弹性细胞外基质中的侵袭机制

本研究发现细胞外基质(ECM)的刚度、应力松弛和胶原密度通过调控转录因子Sp1的磷酸化(T453)及核定位，协同促进乳腺癌细胞侵袭。研究通过可调水凝胶平台揭示PI3K/ERK通路和肌动球蛋白收缩性介导的机械信号转导机制，为靶向肿瘤微环境提供了新视角。

　　

(Highlight)

引言(Introduction):

乳腺癌肿瘤微环境具有高度异质性，细胞外基质(ECM)的物理和生化特性存在显著时空差异¹。乳腺癌进展过程中伴随胶原沉积（特别是I型纤维胶原）增强和ECM内胶原纤维排列重组2,3,4（图1A），形成比正常乳腺组织更坚硬的肿瘤微环境。胶原密度升高与基质刚度增加共同塑造了独特的力学微景观。

结果(Results):

我们开发了可独立调控ECM刚度、应力松弛和I型胶原密度的藻酸盐-胶原互穿网络水凝胶平台，以探究乳腺上皮细胞和乳腺癌细胞对单一或协同物化参数的反应。通过设置模拟健康/病变组织的对比条件（图1B,C）：软/硬刚度（100 Pa vs. 2-4 kPa）²、慢/快应力松弛（τ ~100秒 vs. τ ~1000秒），结合低/高胶原密度（0.5 mg/ml vs. 2 mg/ml），系统解析了多维度微环境信号对细胞行为的调控。

讨论(Discussion):

肿瘤ECM构成的异质微环境中，力学与生化信号的复杂交互共同调控组织内细胞侵袭行为。我们采用还原论策略，通过独立可调的藻酸盐-胶原水凝胶平台，系统解析了刚度、应力松弛速率和胶原密度的独立及协同效应。多细胞系、球体培养和单细胞分析结果表明，模拟肿瘤特征的ECM参数（高刚度、快速应力松弛、高胶原密度）通过激活Sp1机械转导通路，协同强化恶性表型。

3D藻酸盐基质制备(Preparing 3D alginate matrices):

采用Pronova? UP-VLVG（分子量<75 kDa）和LF20/40（265 kDa）藻酸钠分别制备快速/慢速应力松弛基质。使用二水硫酸钙（Sigma）离子交联藻酸盐链，并掺入0.5 mg/ml或2 mg/ml鼠尾I型胶原（Advanced Biomatrix）形成互穿网络（IPN）基质。简要流程：将藻酸盐溶液（鲁尔锁注射器中）与胶原I、硫酸钙溶液（溶于细胞培养基）通过静态混合器在线混合后，立即注入定制模具中进行凝胶化。