透明质酸层去除诱导细胞刚度增加延缓乳腺癌细胞进展

为探究糖萼透明质酸（HA）对乳腺癌细胞（BCCs）的影响，研究发现去除 HA 可增细胞刚度、抑细胞进展，意义重大。

　　在癌症的神秘世界里，乳腺癌是威胁女性健康的一大杀手。细胞刚度作为细胞的一项重要机械属性，在癌症的发展进程中扮演着特殊角色。过往研究发现，循环肿瘤细胞（CTCs）和转移性癌细胞比正常细胞更软，像侵袭性强的乳腺癌细胞（BCCs）就有着较低的细胞刚度，而且细胞刚度还与癌症干细胞（CSCs）密切相关，这意味着细胞刚度与细胞恶性程度之间存在着千丝万缕的联系。

细胞的细胞膜形状和细胞骨架结构是调节细胞刚度的主要因素，而细胞膜糖萼（GCX）作为覆盖在所有活细胞外的聚合物网络，能够调节膜形态并诱导细胞骨架重排，因此推测 GCX 可能参与细胞力学的调控。GCX 主要由膜结合蛋白聚糖、含唾液酸的糖蛋白、糖脂和糖胺聚糖（GAGs）组成，以往研究多关注膜糖蛋白，对 GAGs 在这方面的作用却鲜少涉及。在 GAGs 的四大类别中，透明质酸（HA）引起了研究人员的注意，有研究表明富含 HA 的肿瘤细胞更软且具有更强的肿瘤发生和转移能力，所以研究 GCX HA 对癌细胞力学性质的影响显得尤为重要。

为了揭开 GCX HA 与乳腺癌细胞之间的奥秘，上海交通大学医学院附属第六人民医院的研究人员展开了深入研究。他们发现，去除 GCX HA 能够显著增加乳腺癌细胞的刚度，进而抑制细胞生长，降低其干细胞样特性，并且在体内实验中也证实了这一结果，相关研究成果发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。利用免疫荧光技术（Immunofluorescence），可以直观地观察细胞中相关蛋白的表达和定位；原子力显微镜（AFM）则用于精确测量细胞的力学性能；3D 结构照明显微镜（3D-SIM）帮助研究人员清晰地了解 GCX HA 的结构；RNA 测序（RNA sequencing）则能从基因层面分析细胞变化。此外，研究还使用了细胞系实验，包括多种乳腺癌细胞系的培养和处理，以及构建特定基因敲除和过表达的细胞系，同时获取了三阴乳腺癌（TNBC）和管腔型乳腺癌患者的标本进行研究。

在研究结果方面，首先发现三阴乳腺癌（TNBC）细胞比管腔型 BCCs 具有更致密的 GCX HA 且更软。通过免疫荧光染色发现，除 MDA-MB-468 外，侵袭性 TNBC 细胞的 GCX HA 比正常乳腺上皮细胞和管腔型细胞更厚，同时 TNBC 细胞中 HAS2 的表达更高，而且人体 TNBC 组织中 GCX HA 的水平也显著高于管腔型组织。AFM 实验表明，MDA-MB-231 细胞的细胞刚度小于 MCF-7 细胞，这说明恶性 BCCs 细胞更软。

接着，研究发现 GCX HA 的分解会增加细胞刚度。3D-SIM 和 AFM 实验显示，用透明质酸酶（HAase）处理细胞后，GCX HA 的厚度明显减小。构建 HAS2 基因敲除和过表达细胞系后发现，敲除 HAS2 使 GCX HA 厚度降低，细胞刚度增加；而过表达 HAS2 则使细胞刚度降低。同时，GCX HA 去除会引起 F - 肌动蛋白（F-actin）在细胞膜下聚集，说明其通过诱导细胞骨架重排增加细胞刚度。

在对 TNBC 细胞干细胞样特性的研究中，发现消化 GCX HA 会减弱其干细胞样特性。球体形成实验表明，去除 GCX HA 后，MDA-MB-231 和 BT-549 细胞形成的球体数量显著减少，而 MCF-7 和 MDA-MB-231 细胞中过表达 GCX HA 则使球体数量增加。同时，HA 减少会下调 CSC 相关基因（Oct4、Sox2、c-Myc 和 Nanog）的表达，增强对紫杉醇（PTX）的敏感性，而过表达 HA 则相反。

在体外实验中，消除 GCX HA 会抑制细胞迁移和增殖。3D 培养、Transwell 迁移实验和伤口愈合实验均表明，去除 GCX HA 可抑制细胞迁移，过表达 HA 则促进迁移。此外，去除 GCX HA 会减少黏着斑（FA）的数量和面积，抑制细胞增殖，而过表达 HA 则促进细胞存活。

为了进一步探究机制，研究人员用细胞松弛素 D（cytoD）使 HAase 处理的 TNBC 细胞重新变软，发现细胞进展得到促进，这表明 GCX HA 减少通过增加细胞刚度抑制细胞进展。体内实验也证实，去除 GCX HA 能抑制癌细胞生长，用 HAase 预处理或敲除 HAS2 的 MDA-MB-231 细胞在小鼠体内形成的肿瘤生长更慢，且未观察到转移病灶。

最后，研究发现 GCX HA 的损伤通过上调 ZC3H12A 的表达增加细胞刚度。RNA 测序分析发现，HAase 处理后 ZC3H12A 表达上调，敲低 ZC3H12A 可降低细胞刚度，消除 HA 去除诱导的 F-actin 重排，而敲低 RHOD 和 ID1 则无此效果，说明 ZC3H12A 在介导 HA 去除诱导的细胞刚度增加中起重要作用。

综上所述，该研究揭示了糖萼透明质酸在 TNBC 细胞力学中的重要生物学意义。去除 GCX HA 可通过 ZC3H12A 介导的 F-actin 重排增加细胞刚度，从而延缓乳腺癌细胞的进展。这一研究为乳腺癌治疗中针对机械转导的治疗干预提供了新的思路，有望为乳腺癌的诊断和治疗开辟新的方向。但目前研究仍存在一些局限性，如体内细胞刚度未测量，肿瘤进展过程中 BCCs 上 GCX HA 的厚度未检测等，还需要进一步深入研究。