球体间的邻近关系及基质重塑机制决定了由癌相关成纤维细胞介导的癌细胞侵袭过程

《ACTA ICHTHYOLOGICA ET PISCATORIA》：Inter-Spheroid Proximity and Matrix Remodeling Determine Cancer Associated Fibroblast Mediated Cancer Cell Invasion

本研究通过3D胶原凝胶模型，揭示乳腺癌CAFs通过时空动态的胶原重塑和降解促进癌细胞球体扩展及单细胞离散。实验表明，CAFs介导的胶原纤维重排和降解是癌细胞侵袭的关键机制，且MMP抑制剂仅能抑制降解而不影响CAFs迁移，为靶向治疗提供新思路。

　　
乳腺癌相关成纤维细胞（CAFs）在肿瘤侵袭中的动态作用及与细胞外基质（ECM）的互作机制研究

乳腺癌作为全球发病率最高的恶性肿瘤，其侵袭机制涉及复杂的肿瘤微环境（TME）调控网络。近年来研究发现，CAFs作为TME的重要组成部分，通过重塑ECM促进肿瘤细胞迁移和转移。本研究聚焦于Luminal A亚型中具有侵袭潜能的CAFs亚群，首次通过3D共培养模型系统揭示了CAFs介导的ECM重塑与肿瘤细胞侵袭的时空关联机制。

研究团队构建了双球共培养系统，将高侵袭性的19TT CAFs与MCF7乳腺癌细胞球共植入3D胶原凝胶。通过时间分辨性共聚焦显微成像发现，CAFs与癌细胞球的间距（d）直接影响侵袭进程：当d<200微米时，CAFs通过机械重塑和基质降解双重机制显著促进癌细胞球扩张及离散；而d≥200微米时，仅观察到有限的基质重塑和少量细胞离散。这一发现首次量化了CAFs与肿瘤细胞的空间邻近性对侵袭动态的调控阈值。

在基质重塑机制方面，研究揭示了CAFs驱动的"三阶段"进程：第一阶段（4-10小时）通过收缩力将松散胶原纤维重新排列为致密放射状结构，形成机械性支撑的纤维网络；第二阶段（10-24小时）启动胶原降解酶活性，导致纤维间隙形成；第三阶段（24小时后）伴随CAFs的迁移，形成连续的侵袭前沿。值得注意的是，即使抑制MMP活性（使用广谱MMP抑制剂B94），CAFs仍能通过机械重塑维持胶原纤维的定向排列，并持续促进单细胞离散。

空间调控研究显示，在双球共培养模型中，当CAFs球与癌细胞球间距小于其直径（200微米）时，胶原纤维的定向排列方向与两者连线的夹角小于30度，形成协同侵袭的纤维通道。而间距超过200微米时，纤维重塑呈现离散化特征，侵袭效率降低。这种空间适应性机制解释了临床观察到的侵袭性Luminal A肿瘤中纤维网络定向排列的现象。

治疗靶点研究方面，MMP抑制剂虽能阻断胶原降解，但未能抑制CAFs的迁移能力。通过抑制肌球蛋白II（Blebbistatin）和ROCK（Y27）发现，机械重塑过程依赖于收缩力而非酶解活性。这提示临床治疗需同时阻断机械重塑和基质降解两个途径，例如联合使用ROCK抑制剂与MMP抑制剂，可能比单一靶向更具疗效。

研究还创新性地构建了异质球共培养模型（heterospheroid），模拟实体瘤中上皮-间质细胞的混合微环境。结果显示，在异质球系统中，ECM重塑与细胞离散的时序较双球系统提前，表明混合微环境会加速侵袭进程。这种模型为研究侵袭性转化提供了更贴近临床实际的体外系统。

本研究的核心突破在于：1）首次明确CAFs驱动的ECM重塑存在机械重塑（早于6小时）与酶解降解（晚于12小时）的时空分离机制；2）发现机械重塑产生的纤维定向排列是促进单细胞离散的关键物理结构；3）验证MMP抑制剂的临床局限性，提出"机械重塑优先"的侵袭模型。这些发现为开发靶向CAFs的精准治疗策略提供了重要理论依据。

未来研究方向建议：1）建立动态ECM重塑的实时监测系统；2）解析CAFs与癌细胞间的物理化学信号通路的分子基础；3）开发靶向机械重塑与酶解降解的联合治疗模型。本研究通过多维度时空解析，为理解侵袭性乳腺癌的生物学行为提供了新的视角，对临床转化具有指导意义。