癌細胞變軟和基質(zhì)變硬是癌癥轉(zhuǎn)移過程中的重要力學(xué)特征

癌細胞變軟

• 細胞骨架重排：癌細胞通過上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）獲得更強的遷移和侵襲能力。在這一過程中，細胞骨架的重排使得細胞變得更加柔軟和可變形。這種柔軟性有助于癌細胞通過狹窄的間隙和血管，遷移到遠處的組織。
• 細胞黏附和遷移：癌細胞的柔軟性還與其表面分子的表達變化有關(guān)。例如，癌細胞會表達更多的黏附分子，如整合素，這些分子幫助癌細胞與ECM和其他細胞相互作用，促進其遷移和侵襲。

基質(zhì)變硬

• ECM重塑：腫瘤細胞通過分泌基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）和賴氨酰氧化酶（LOX）等蛋白，重塑ECM。這些酶會增加ECM的剛度，使其變得更加堅硬。例如，LOX家族蛋白通過交聯(lián)膠原纖維，增加ECM的 stiffness，為腫瘤細胞的遷移提供物理支持。
• 細胞外基質(zhì)的組成變化：腫瘤微環(huán)境中的ECM組成也會發(fā)生變化，如膠原蛋白、纖維連接蛋白和纖連蛋白等的增加，這些成分的增加會進一步增加ECM的剛度。

機制和意義

• 力學(xué)信號傳導(dǎo)：癌細胞通過機械感受器（如整合素、鈣黏蛋白等）感受ECM的力學(xué)特性，并通過細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑（如ERK、Rho-GTPase等）調(diào)節(jié)其行為。這些信號途徑的激活有助于癌細胞的增殖、遷移和侵襲。
• 腫瘤微環(huán)境的力學(xué)調(diào)控：腫瘤微環(huán)境中的力學(xué)因素，如組織間液壓力（IFP）、血管壓力和細胞外基質(zhì)的剛度，對腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移有重要影響。這些力學(xué)因素通過調(diào)控癌細胞的行為和微環(huán)境的組成，促進腫瘤的進展和轉(zhuǎn)移。

臨床應(yīng)用

• 靶向治療：通過靶向LOX家族蛋白和其他ECM重塑因子，可以降低ECM的剛度，減少癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。例如，抑制LOX的活性可以減少膠原蛋白的交聯(lián)，降低ECM的剛度，從而抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。
• 藥物輸送：通過改善腫瘤微環(huán)境的力學(xué)特性，如降低IFP和基質(zhì)剛度，可以提高藥物的滲透性和治療效果。