肿瘤细胞外基质通过3D患者来源支架增强乳腺癌细胞的侵袭性基因表达

这篇研究创新性地利用患者来源脱细胞支架（PDS）模拟肿瘤微环境，揭示了乳腺癌细胞外基质（ECM）重塑通过上调CAV1/CXCR4/CNN3等侵袭性基因标志物（如IL-6分泌量提升4倍）驱动肿瘤恶性表型的分子机制，为靶向ECM机械生物学特性的抗癌治疗提供了新思路。

　　

Abstract
研究团队通过手术切除样本脱细胞处理获得患者来源支架（PDS），首次系统比较了乳腺癌与正常乳腺组织ECM的差异。肿瘤PDS中胶原、糖胺聚糖（GAG）和波形蛋白含量显著升高，杨氏模量达102 MPa（正常组仅0.19 MPa）。在3D培养体系中，MCF-7细胞在肿瘤PDS上呈现更强的增殖能力（DAPI核计数增加9.8倍）和迁移深度，同时IL-6分泌量提升至122.91 pg/10⁶细胞。

Introduction
乳腺癌作为女性第二大癌症死因，其微环境重塑机制尚不明确。传统观点聚焦于癌细胞基因突变，而该研究开创性地将ECM机械信号传导（mechanotransduction）与肿瘤进展关联。通过SDS脱细胞技术保留天然ECM结构，克服了合成支架无法模拟肿瘤特异性力学特征的局限。

Results

1. The decellularization protocol led to complete decellularization
   脱细胞处理使DNA含量从527.1 ng/μL降至7.9 ng/μL，同时保留关键ECM成分：肿瘤组胶原含量达507.35 μg/mg，GAG 3.07 μg/mg。扫描电镜显示肿瘤PDS具有更复杂的多孔结构和交联网络。

2. ECM key proteins are more abundant in the tumor
   免疫组化显示IV型胶原和波形蛋白在肿瘤PDS过表达。三色染色和阿尔新蓝染色证实肿瘤ECM具有更密集的糖蛋白网络，力学测试揭示其刚度较正常组织高536倍。

3. Tumor PDS facilitates tumor cell growth
   培养15天后，肿瘤PDS组MTT吸光度显著升高，DAPI核计数达59个/视野（正常组仅6个）。细胞迁移实验显示肿瘤PDS促进癌细胞向支架深层浸润，第7天时中心区域细胞数量增加8.3倍。

4. Identifying gene markers of invasiveness
   通过GSE111653/GSE48213数据集分析，筛选出CAV1、CXCR4、MYB等7个侵袭相关枢纽基因。共表达网络分析显示这些基因显著富集于细胞迁移（P<0.01）和粘附通路。

5. Tumor PDS upregulates invasive genes
   qRT-PCR证实肿瘤PDS使CAV1表达上调4.2倍，CXCR4升高3.8倍，TGFB1增加2.6倍（均P<0.05）。IL-6分泌量达正常组的4倍，印证了促炎微环境的形成。

Discussion
该研究首次揭示正常ECM可抑制癌细胞恶性表型：当缺乏肿瘤特异性力学信号时，MCF-7细胞丧失侵袭性基因表达能力。这为靶向ECM的治疗策略（如胶原结合药物、波形蛋白抑制剂）提供了理论依据。研究局限在于未纳入晚期患者样本，未来可结合类器官共培养系统进一步探索免疫-ECM互作机制。

Methods
采用5天梯度SDS脱细胞方案，通过羟脯氨酸/DMMB法量化ECM成分。生物信息学分析采用Pearson>0.9的共表达阈值，qRT-PCR以ΔΔCt法计算基因表达。所有实验均通过德黑兰医科大学伦理审查（IR.TUMS.VCR.REC.1396.3529）。