蛋白激酶C-δ（PKCδ）的抑制作用能够稳定内皮细胞，并在微流控缺氧肿瘤模型中抑制三阴性乳腺癌（TNBC）的侵袭性扩散

《Bioengineering & Translational Medicine》：Protein Kinase C-Delta (PKCδ) inhibition stabilizes endothelium and suppresses triple-negative breast cancer (TNBC) intravasation in a microfluidic hypoxic tumor model

本研究开发了一个基于微流体的理想化血管芯片（iMVoC）模型，模拟缺氧肿瘤微环境，探究蛋白激酶Cδ（PKCδ）在调节内皮功能障碍及三阴性乳腺癌（TNBC）细胞内伐中的作用。通过抑制PKCδ，模型显示内皮屏障完整性得到保护，HIF核转位减少，ROS生成降低，炎症因子分泌受抑制，从而显著减少TNBC内伐。该研究为治疗TNBC转移提供了新策略。

　　该研究聚焦于三阴性乳腺癌（TNBC）的转移机制，并探索了一种新的微流控平台，用于模拟肿瘤微环境（TME）中的低氧条件以及肿瘤细胞与内皮细胞（ECs）之间的相互作用。TNBC是一种缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人表皮生长因子受体2（HER2）的乳腺癌亚型，其侵袭性和转移性较强，是导致乳腺癌患者死亡的主要原因之一。因此，理解并干预TNBC的转移过程对于改善治疗策略具有重要意义。

研究团队构建了一个名为“理想化微血管芯片模型”（idealized microvascular on-chip, iMVoC）的微流控系统，通过模拟人体内微血管环境，使得研究人员能够在体外更真实地再现TNBC的转移机制。该模型利用了人类脐静脉内皮细胞（HUVECs）和TNBC细胞（SUM159PTX），通过动态流体灌注，模拟了血管内皮细胞在血流作用下的排列和功能，同时在组织腔内形成具有不同氧浓度的三维肿瘤结构。这种设计使得模型能够反映真实肿瘤组织中的低氧环境，从而支持对肿瘤-内皮细胞交互机制的研究。

在实验中，研究人员观察到低氧环境会促进内皮细胞的炎症反应，包括血管通透性的增加、细胞间粘附分子的上调以及活性氧（ROS）的产生。这些变化与HIF-ROS信号通路的激活密切相关。HIF（缺氧诱导因子）是低氧条件下细胞适应的关键调节因子，其α亚基（HIF-1α和HIF-2α）在低氧环境下会从细胞质转移到细胞核，从而启动一系列基因表达，包括促炎因子和促进肿瘤转移的分子。通过分析HIF-1α和HIF-2α的核转位情况，研究人员发现低氧环境显著增强了这些因子的核积累，而使用PKCδ-TAT（一种蛋白激酶C δ的抑制剂）能够有效减少这种核转位现象，从而抑制内皮细胞的炎症反应和促肿瘤活动。

进一步的实验显示，PKCδ-TAT的干预不仅降低了内皮细胞的炎症信号，还显著减少了活性氧的生成，同时降低了ICAM-1和E-selectin等粘附分子的表达水平。这些粘附分子在内皮细胞与肿瘤细胞之间的相互作用中起着关键作用，它们的上调促进了肿瘤细胞的内渗（intravasation）和外渗（extravasation），从而支持转移过程。PKCδ-TAT的使用使得肿瘤细胞的内渗率明显下降，说明该抑制剂对TNBC细胞在低氧条件下的迁移具有抑制作用。同时，该研究还发现，PKCδ-TAT并没有影响肿瘤细胞的增殖，这表明其作用机制更偏向于抑制转移过程而非直接抑制肿瘤生长。

在炎症因子和细胞因子的分析中，研究团队利用了蛋白质组学方法，对iMVoC模型中不同处理组的细胞因子分泌情况进行检测。结果显示，低氧条件下，促炎因子和促血管生成因子的表达显著增加，包括IL-8、IFN-γ、MCP-1、GDF-15和Serpin E1等。这些因子不仅促进了内皮细胞的激活，还增强了肿瘤细胞的迁移能力。而PKCδ-TAT的使用则显著降低了这些促炎和促血管生成因子的分泌水平，表明其在调控肿瘤微环境中的炎症和代谢状态方面具有重要作用。值得注意的是，某些因子如MCP-1和Thrombospondin-1在PKCδ-TAT处理后反而上调，这可能意味着在抑制某些促炎信号的同时，机体启动了某些具有修复和稳定血管功能的替代机制，进一步支持了该抑制剂在低氧环境下的复杂调控作用。

通过整合多种实验方法，包括荧光显微镜、图像分析软件和统计学分析，研究团队验证了iMVoC模型在模拟低氧条件下TNBC细胞行为方面的有效性。他们发现，低氧环境导致内皮细胞的屏障功能受损，而PKCδ-TAT的干预能够有效恢复这一屏障功能，减少肿瘤细胞的转移倾向。此外，该模型还支持对细胞间相互作用的实时观察，以及对氧浓度、细胞因子和活性氧的动态监测，从而为研究肿瘤微环境的复杂调控机制提供了新的工具。

研究还揭示了PKCδ在低氧条件下的核心作用。PKCδ不仅调节内皮细胞的炎症反应，还通过影响HIF的稳定性，间接调控ROS的生成和炎症因子的分泌。在低氧条件下，PKCδ的激活促进了HIF-1α和HIF-2α的核转位，进而增强了内皮细胞的炎症反应和促转移特性。而抑制PKCδ的活性可以逆转这一过程，从而保护内皮屏障并减少肿瘤细胞的转移。这一发现不仅加深了对低氧相关肿瘤转移机制的理解，还为开发新的抗转移药物提供了理论依据。

从临床角度来看，保护内皮细胞的完整性被认为是一种有效遏制低氧驱动的TNBC转移的策略。由于TNBC缺乏明确的靶向治疗靶点，因此寻找新的治疗方向尤为重要。PKCδ-TAT作为一种新型的抑制剂，能够通过调控内皮细胞的炎症反应和屏障功能，减少肿瘤细胞的转移潜能。这种药物的潜力不仅体现在其对PKCδ信号通路的干预上，还体现在其对整个低氧-炎症-ROS轴的调控能力上。

此外，该研究还强调了微流控技术在肿瘤研究中的应用价值。与传统的细胞培养方法相比，iMVoC平台能够更真实地模拟体内微环境，支持多种细胞类型和细胞因子的共培养，从而更全面地反映肿瘤转移的复杂机制。该平台不仅适用于药物筛选，还能够用于研究不同药物组合对肿瘤转移的协同作用，以及在特定条件下对转移机制的深入解析。因此，这种微流控技术的引入为未来的抗肿瘤研究提供了新的思路和工具。

综上所述，这项研究不仅揭示了低氧环境在促进TNBC转移中的关键作用，还通过iMVoC模型验证了PKCδ在其中的调控机制。通过抑制PKCδ的活性，研究人员能够有效减少内皮细胞的炎症反应，保护血管屏障，从而降低肿瘤细胞的转移能力。这一发现为未来针对TNBC转移的治疗策略提供了新的方向，同时也突显了微流控技术在模拟复杂生物系统中的重要性。研究团队还指出，未来的研究可以进一步拓展该模型，纳入更多的细胞类型和免疫成分，以更全面地解析肿瘤微环境中的多种交互作用，并探索更有效的治疗方案。