细胞外基质刚度对宫颈癌细胞迁移的影响及分子机制

Two key factors associated with the treatment failure and affecting the clinical prognosis of cervical cancer are cell invasiveness and metastasis. And cellular migration is involved throughout the entire process of tumor cell invasion and metastasis. Studies found that the mechanical properties of extracellular matrix (ECM) play an important role in the regulation of tumor cell migration，but researches with different cancers revealed different roles. With regard to cervical cancer, whether the stiffness of extracellular matrix could affect the migration of cells or not has not been reported. Our previous work showed that the morphology of cervical cancer cells cultured in hard matrix gel was fusiform and the cytoskeleton was assembled perfectly, which were conducive to migration. Based on this, the current study will analyze the migration characteristics of cervical carcinoma cells cultured in substrates of different stiffness, so as to explore the effect of stiffness of ECM on the migration of cervical cancer cells. Its underlying mechanism will be approached, clarifying the roles of integrin receptors and Rho/ROCK pathway in the change of the cellular biological characteristics with extra mechanical stimulation. In addition, this study will investigate if specific blocking of integrin receptor and the change of substrate rigidity help prevent the migration of cervical cancer cells, which may provide a theoretical basis for a new clinical method to block up metastasis in cervical carcinoma.

宫颈癌的间质浸润和远处转移是临床治疗失败和影响预后的关键因素。细胞的迁移贯穿于肿瘤细胞浸润和转移的全过程, 研究表明，细胞外基质的力学性质是调控肿瘤细胞迁移的重要因素，但在不同肿瘤细胞，结论各异。细胞外基质刚度的改变是否影响宫颈癌细胞迁移至今尚未见报道。我们前期工作提示在较硬基底上培养的宫颈癌细胞多呈梭型，细胞骨架装配较完善，利于细胞迁移。本课题在此基础上，通过比较分析不同刚度基底上宫颈癌细胞的迁移特征，研究细胞外基质刚度对宫颈癌细胞迁移能力的影响。探讨细胞外基质刚度调控宫颈癌细胞迁移的分子机制，明确整合素受体以及Rho/ROCK信号通路在宫颈癌细胞感受力学信号从而改变生物学性质过程中的作用，本研究还将探索通过特异性阻断整合素受体和改变基底刚度来遏制宫颈癌细胞的迁移能力，为寻找阻止宫颈癌转移的新途径提供理论依据。

宫颈癌是世界女性第四大常见恶性肿瘤，对女性的生命和健康造成极大的危害。宫颈癌的间质浸润和远处转移是临床治疗失败和影响预后的关键因素，其确切的分子机制尚不清楚。近年来，已有研究发现细胞外基质物理特性基底刚度的变化可影响细胞生物学行为过程，但基底刚度是否随宫颈病变程度发生改变尚未见报道。我们课题组前期工作发现miRNA-106b处于与宫颈癌侵袭和转移相关的miRNA-mRNA调控网络图的关键节点，通过实验证明miR-106b过表达促进宫颈癌细胞的迁移与侵袭功能，为宫颈癌转移机制提供了新的理论基础。我们课题组通过力学表征技术及生物力学研究方法能够更好的检测肿瘤发生发展过程中的生物力学性质。研究发现宫颈癌样本的纳米尺度组织刚度显著高于对照组宫颈组织。同时，我们还发现基质刚度的增加促进宫颈癌细胞的增殖能力，并且在较高基质刚度条件下，宫颈癌细胞发生EMT及迁移能力增强。此外，在不同基质刚度下宫颈癌细胞的miRNA-mRNA调控网络具有一定差异，部分差异miRNA对肿瘤的发展演化具有重要作用。研究表明，较高的基质刚度可能通过miR-106b及DAB2促进宫颈癌细胞EMT的发生。另外，我们研究还发现，表皮生长因子受体作为一种跨膜受体糖蛋白，也参与基质刚度对宫颈癌细胞增殖及迁移的调节。较高的基质刚度通过减少泛素蛋白酶体途径的作用，抑制EGFR蛋白降解，使EGFR蛋白质表达量相对增加，进而促进宫颈癌细胞的迁移。本课题的研究为影响宫颈癌细胞迁移的作用机制提供的进一步的理论基础，为进一步揭示宫颈癌的发病机制及寻找临床治疗的药物靶点提供新的思路和理论依据。