华中科技大学刘熙秋团队阐述体外人工ECM的生物物理性质介导肿瘤细胞的可塑性 |
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来源:生物世界 2023-03-24 17:49
该论文介绍了用于制造体外人工细胞外基质(ECM)的不同来源生物材料如何通过其生物物理性质模拟肿瘤微环境(TME)的关键特征。总结了不同的生物物理性质如何介导癌细胞的可塑性行为,包括细胞形态、上皮-间质在肿瘤发展过程中,肿瘤细胞会经历表型和分子变化,统称为细胞可塑性,这种变化通常受肿瘤微环境(TME)的调控。由于肿瘤具有复杂的异质结构,了解肿瘤的进展不仅需要研究肿瘤本身,还需要研究肿瘤细胞与其细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)之间的相互作用。ECM是一种由蛋白和多糖组成的纤维网络,具备介导肿瘤发展过程中各种细胞行为的生物物理性质,临床证据也支持ECM在多种肿瘤类型(如、、和)的风险和预后中发挥作用。虽然动物模型是肿瘤研究中的常用模型,但很难剖析单个ECM的生物物理性质对肿瘤发展的具体作用。
近日日,华中科技大学刘熙秋团队在Materials Today Bio期刊发表了题为:Biophysical cues of in vitro biomaterials-based artificial extracellular matrix guide cancer cell plasticity的综述论文。
该论文介绍了用于制造体外人工细胞外基质(ECM)的不同来源生物材料如何通过其生物物理性质模拟肿瘤微环境(TME)的关键特征。总结了不同的生物物理性质如何介导癌细胞的可塑性行为,包括细胞形态、上皮-间质转化(EMT)、富集、增殖、迁移/侵袭和耐药性。
该论文讨论了将体外人工ECM用于肿瘤基础研究和精确医学应用的可行性,并为设计合适的生物材料支架提供了指导性原则。
图1:体外人工ECM的生物物理性质介导的癌症可塑性细胞行为
各种生物材料(包括天然材料、合成材料和复合材料)已成功应用于制造研究肿瘤细胞行为的人工ECM。这些支架显示出巨大的潜力,可以在结构和力学上重现原生ECM的关键生物物理特征,并介导肿瘤细胞朝着可预测的结果发展(例如EMT、侵袭和耐药性)。
未来设计合适的生物材料支架可遵循一些共性原则:
1、3D结构显示出促进细胞簇或球囊形成的优势。
2、纤维结构有利于肿瘤细胞的迁移/侵袭,因其可模拟许多原生ECM的真实环境。
3、模拟不同进展阶段肿瘤组织的力学性质变化(如基质硬度)很重要。
4、可通过添加ECM成分来增强合成生物材料的功能。
最后,论文作者设想了利用工程化生物材料构建体外人工ECM将在肿瘤建模中发挥重要作用,并可能在未来十年推动医学的发展以治愈更多癌症患者。
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