机械响应性干细胞:通过生物物理线索靶向癌症转移并最小化副作用

文摘   2024-09-25 08:02   北京  

介绍

尽管经过数十年的努力,癌症转移的治疗进展仍然有限。研究表明,细胞的机械环境在癌症转移中起着重要作用。本文提出了一种机械响应细胞系统(MRCS),旨在通过靶向肿瘤微环境中的生物物理线索,选择性地识别和治疗癌症转移。

结果

  1. MRCS 和体外验证

  • 研究建立了一个基于YAP/TAZ刚度感应的MRCS。当基质刚度增加时,YAP/TAZ被激活并驱动下游报告基因(如eGFP)的表达。实验表明,MRCS在不同刚度的聚丙烯酰胺水凝胶上表现出刚度特异性,随着刚度的增加,eGFP的表达也显著增强。

    MRCS 体外验证。

  • MRCS-CD 在体外响应基质刚度杀死乳腺癌细胞

    • MRCS被工程化以表达细胞毒性药物CD(细胞毒性药物转化酶),在刚度较高的基质上能够有效地将无活性的前药5-FC转化为活性药物5-FU,从而杀死乳腺癌细胞。实验结果显示,MRCS-CD在刚度较高的基质上表现出显著的细胞杀伤效果。

      MRCS-CD 激活取决于体外底物刚度。

  • MRCS 归巢并在体内转移性生态位特异性激活

    • 在小鼠模型中,MRCS能够有效归巢到转移性肿瘤部位,并在这些特定区域被激活。通过体内成像技术,观察到MRCS在肿瘤部位的特异性激活,表明其能够响应肿瘤微环境的机械线索。

      MRCS-CD 在体内杀死癌细胞。

  • MRCS-CD 特异性地杀死癌症,并且在体内副作用最小

    • MRCS-CD在体内治疗乳腺癌转移时,能够特异性地杀死癌细胞,同时对周围健康组织造成的副作用最小。与常规的CD-MSC相比,MRCS-CD在肿瘤部位的细胞凋亡显著增加,而在非肿瘤组织中几乎没有观察到细胞损伤。

      MRCS-CD 在体内杀死癌细胞,副作用最小。

  • 肿瘤机制线索介导的 MRCS 体内激活和肿瘤杀伤功能

    • 研究发现,肿瘤微环境中的胶原蛋白交联和刚度增加是MRCS激活的关键因素。MRCS在肿瘤部位的激活与胶原蛋白的线性化和交联程度密切相关,表明MRCS可以通过识别肿瘤微环境的机械特征来实现靶向治疗。

      MRCS 响应体内转移生态位中的机械线索的特异性激活。


      在自发性肺转移模型中,MRCS 响应体内转移生态位机械线索的交联特异性组织损伤。

    结论

    本研究展示了MRCS作为一种新型治疗策略,通过靶向肿瘤微环境的生物物理线索,能够有效地识别和杀死转移性癌细胞,同时减少对健康组织的副作用。这种机制响应的细胞系统为癌症治疗提供了新的思路和潜在的临床应用。

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