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  腫瘤的成長與發(fā)展與腫瘤微環(huán)境（TME）中的生物物理因素密切相關，包括細胞外基質(zhì)（ECM）剛度。當中，在組織和細胞層面的機械參數(shù)平衡偏離于正常數(shù)值能促進癌癥的發(fā)展，例如腫瘤通常比正常組織更剛硬，因為TME的ECM的相互交聯(lián)程度會增加。此外，癌細胞增殖導致ECM對于腫瘤體積擴張產(chǎn)生對抗壓力，形成了周圍ECM的變形和高腫瘤硬度所產(chǎn)生的腫瘤內(nèi)應力，并進一步促進腫瘤生長。然而，在三維空間的機械應力條件對于促進腫瘤成長的分子機制尚不清楚。

  應激響應的熱休克蛋白70（Hsp70）是一類蛋白分子伴侶（Molecular chaperone），它可通過緩沖對蛋白有毒性的刺激，如熱和機械應力，維持細胞的存活率。文獻表明，機械應力的作用可上調(diào)血管平滑肌細胞和椎間盤細胞的Hsp70表達。另一份報告表明，缺乏Hsp70的乳腺癌細胞沒法在小鼠體內(nèi)成瘤和進行轉(zhuǎn)移。這些發(fā)現(xiàn)表明，Hsp70可能在應對機械應力調(diào)節(jié)癌細胞腫瘤原性方面發(fā)揮關鍵作用。然而，據(jù)我們所知，尚無研究探究機械調(diào)控癌細胞中Hsp信號激活的分子機制。

 圖1剛硬水凝膠的約束應力激活包裹在里的癌細胞的Hsp70信號通路，從而上調(diào)其生存、增殖和干性特征。

  基于上述，華南理工大學生物醫(yī)學科學與工程學院邊黎明教授團隊通過制造了基于透明質(zhì)酸的水凝膠，調(diào)控其剛度從軟（～2kPa）至硬（～100 kPa），以研究ECM硬度對癌細胞生長和致腫瘤性的影響（圖1a）。成果表明，包裹在剛硬的水凝膠的癌細胞顯展現(xiàn)更好的細胞增殖率和形成更大的細胞球體，而較軟的水凝膠里的癌細胞則較少。通過酶降解來軟化水凝膠，導致癌細胞球體擴大和細胞核大小增加，表明對癌細胞有高限制應力。這種機械應力通過激活TRPV4-PI3K/Akt-HSF1信號途徑，上調(diào)了Hsp70的表達和相關的干性標記，從而促進該癌細胞于小鼠體內(nèi)的腫瘤生長和轉(zhuǎn)移能力（圖1b）�？偫▉碚f，該團隊的發(fā)現(xiàn)提供了關于水凝膠的機械應力對腫瘤生長和發(fā)展的重要機制，以及對于腫瘤治療的關鍵分子靶點(Hsp70)。

  該工作以“Mechanical manipulation of cancer cell tumorigenicity via heat shock protein signaling”為題發(fā)表在《Science Advances》上（Sci. Adv. 2023, 9 (27), eadg9593）。文章第一作者為香港理工大學助理教授(研究)王兆康和香港理工大學博士后殷伯翰博士，文章共同通訊作者為華南理工大學生物醫(yī)學科學與工程學院張琨雨與邊黎明教授。

  原文鏈接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adg9593 

  邊黎明教授2021年獲聘教育部長江學者特聘教授，入職華南理工大學生物醫(yī)學科學與工程學院，現(xiàn)任學院副院長。邊教授長期致力于發(fā)展先進納米材料與水凝膠材料在生物醫(yī)學領域的應用，并且逐漸建立了從基礎材料學，生物醫(yī)學研究到醫(yī)療應用研究的多方向的深度研究。邊教授課題組近期在高水平學術(shù)期刊發(fā)表多篇論文，相關詳細內(nèi)容可查閱邊教授實驗室網(wǎng)站：https://www.x-mol.com/groups/bian_lab