癌細胞變軟和基質變硬是癌癥轉移過程中的重要力學特征

癌細胞變軟

• 細胞骨架重排：癌細胞通過上皮-間充質轉化（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。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。

基質變硬

• ECM重塑：腫瘤細胞通過分泌基質金屬蛋白酶（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。
• 細胞外基質的組成變化：腫瘤微環境中的ECM組成也會發生變化，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

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

臨床應用

• 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移。例如，抑制LOX的活性可以減少膠原蛋白的交聯，降低ECM的剛度，從而抑制腫瘤的生長和轉移。
• 藥物輸送：通過改善腫瘤微環境的力學特性，如降低IFP和基質剛度，可以提高藥物的滲透性和治療效果。