マトリックス硬度は、細胞骨格ネットワークを介して癌細胞の悪性進行を調節します

腫瘍微小環境は、生化学的要因と生物物理学的要因を組み合わせた複雑な微小環境です。細胞が微小環境にさらされると、直接的な生物物理学的要因がマトリックスの硬度です。臨床疾患診断の補助指標として、マトリックスの硬度が細胞悪性の変化と調節メカニズムをどのように誘導するかはまだ明らかではありません。この研究では、ハードマトリックスが癌細胞の移動行動を著しく促進したことを確認しました。細胞の形状は癌細胞の悪性腫瘍と密接に関連しており、高悪性細胞は長さ/幅の高い比と低い循環と関連していた。F-アクチンネットワークも細胞外マトリックスとリンクされており、細胞が非悪性腫瘍相にある、またはF-アクチン阻害下にある場合、定期的に分布していませんでした。F-アクチンは、細胞外マトリックスから細胞内オルガネラに信号を伝達した重要な役割を果たしている可能性があります。さらなる研究により、アクティブYAPがハードマトリックス上の核に移行されたことが確認されました。シトカラシンDを伴うハードマトリックス上の細胞は癌細胞の悪性腫瘍を逆転させ、その間、膜およびYAP核の転座に再分配されたF-アクチンは妨げられました。この研究により、F-アクチンとYAPが細胞および核外のシグナル伝達の上流のストリームカスケードであることが確認されました。上記の結果は、ハードマトリックスがF-アクチンネットワークとYAP活性化を介して乳癌細胞の悪性行動を促進したことを示しました。これらの結果は、生物物理学的腫瘍微小環境によって開始された細胞外から細胞内へのシグナル伝達を説明しただけでなく、がん治療のための臨床介入のアイデアを提供しました。

The tumor microenvironment is a complex microenvironment that combines the biochemical and biophysical factors. When the cells are exposed to the microenvironment, the direct biophysical factor is the matrix hardness. As an auxiliary indicator of clinical disease diagnosis, it is still not clear how the matrix hardness induces cell malignant changes and the regulation mechanisms. In this study, we identified that hard matrix significantly promoted cancer cell migratory behaviors. Cell shape was closely associated with cancer cell malignancy, the high malignant cells were associated with high ratios of length/width and low circularity. F-actin networks were also linked with extracellular matrix, it was not regularly distributed when cells were in non-malignant tumor phases or under F-actin inhibition. F-actin might play the key role that transmitted the signal from extracellular matrix to the intracellular organelles. Further study confirmed that active YAP was translocated to nucleus on hard matrix. Cells on hard matrix with cytochalasin D reversed the cancer cell malignancy, meanwhile F-actin re-distributed to the membrane and YAP nucleus translocations were hindered. This work confirmed that F-actin and YAP were upstream-downstream cascade for the cellular and nucleus outside-in signal transductions. The above results demonstrated that hard matrix promoted breast cancer cell malignant behaviors through F-actin network and YAP activation. These results not only described the signal transductions from extracellular to intracellular that was initiated by the biophysical tumor microenvironment, but provided clinical intervention ideas for cancer treatments.