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这篇综述聚焦癌症转移过程，深入探讨力学信号在其中的关键作用。从肿瘤微环境（TME）的力学调节，到癌细胞在转移各阶段的力学响应，都进行了详细阐述，并介绍了相关测量技术和临床干预策略，为癌症研究提供了新思路。
癌症转移的力学之旅：从原发灶到远处器官
癌症转移是导致癌症患者死亡的主要原因，它涉及癌细胞从原发肿瘤部位向远处组织的物理迁移。以往研究多关注癌症转移的遗传、蛋白质组和表观遗传因素，却忽视了力学信号的重要性。实际上，力学信号在癌症转移过程中起着至关重要的作用，它与癌细胞的增殖、侵袭和转移密切相关。
肿瘤微环境的力学调节
肿瘤微环境（TME）是一个复杂的生态系统，由细胞、血管、细胞外基质（ECM）和可溶性分子等组成。在肿瘤生长过程中，癌细胞的快速增殖会产生肿瘤内和肿瘤外的机械力，这些力会导致不规则的固体和流体应力，影响肿瘤的进展和治疗效果。
肿瘤内部的固体应力大多是压缩性的，而肿瘤周边的固体应力则以拉伸为主。这种应力分布会导致肿瘤内细胞增殖速率不均，中心区域的压缩应力常使细胞周期停滞，而周边区域的拉伸应力则促进肿瘤生长。此外，肿瘤生长产生的压缩应力还会诱导血管生成，影响肿瘤的营养供应和氧气交换。
间质液压力（IFP）在肿瘤中通常会升高，这是由于血管通透性增加、血管压缩和淋巴引流减少导致的。升高的 IFP 会促进肿瘤的血管生成和淋巴结转移，但也会限制系统给药治疗的效果，因为它会形成一个高压梯度，阻碍药物从血管向肿瘤组织的扩散。
癌细胞的力学响应与转移过程
癌细胞在转移过程中会经历一系列的力学挑战，它们必须适应这些挑战才能成功转移。在侵袭阶段，癌细胞会发生上皮 - 间质转化（EMT），这一过程使癌细胞从极性上皮细胞转变为具有高迁移能力的间质细胞。EMT 过程中，癌细胞的细胞骨架会发生重塑，使其变得更柔软，更易于迁移。
癌细胞还会通过产生侵袭伪足（invadopodia）来降解和重塑 ECM，从而为自身的迁移开辟道路。侵袭伪足是由癌细胞伸出的一种特殊结构，它可以分泌蛋白酶，分解 ECM 中的蛋白质，使癌细胞能够穿过 ECM 屏障。
在进入血液循环后，癌细胞会变成循环肿瘤细胞（CTCs）。CTCs 会受到血流动力学力、免疫应激和与其他细胞碰撞的影响，只有少数 CTCs 能够在这种恶劣环境中存活下来。CTCs 在血液循环中的命运取决于多种因素，如血流模式、血管直径和细胞间的相互作用等。
当 CTCs 到达远处器官时，它们必须能够黏附在血管壁上并穿出血管，进入周围组织，这一过程称为外渗（extravasation）。外渗过程涉及癌细胞与内皮细胞的相互作用、细胞骨架的重塑和对机械应力的响应。成功外渗的癌细胞会在远处组织中定植并形成转移瘤。
力学测量技术与挑战
为了研究癌症转移中的力学信号，科学家们开发了一系列的测量技术，用于量化细胞和组织的力学性质，如杨氏模量、泊松比和粘弹性参数等。这些技术包括微吸管 aspiration、微针、磁镊、牵引力显微镜（TFM）、原子力显微镜（AFM）等。
然而，目前的力学测量技术仍面临一些挑战。例如，不同测量技术得到的结果差异较大，缺乏标准化的测量方法，这使得不同研究之间的数据难以比较。此外，测量过程中的一些因素，如细胞培养条件、样本处理方法和测量仪器的差异等，也会影响测量结果的准确性和可靠性。
临床干预策略
基于对癌症转移中力学信号的理解，科学家们提出了一系列的临床干预策略。针对 TME 的硬化，可通过抑制 LOX 或相关 LOXL 家族成员来减少基质交联，降低组织硬度，从而抑制肿瘤生长和转移。在卵巢癌和三阴性乳腺癌的临床前模型中，这种方法已显示出一定的效果。
对于高内部固体和流体压力导致的药物递送问题，可使用降解胶原蛋白和透明质酸的酶来增加药物的扩散系数。在胰腺癌的治疗中，这种方法已在临床试验中进行了测试，但效果仍有待进一步提高。
此外，抑制细胞对 ECM 变化的响应也是一种潜在的治疗策略。例如，通过抑制整合素介导的信号通路，可阻断癌细胞的异常机械转导，从而抑制肿瘤的进展。目前，已有多项临床试验正在测试整合素抑制剂对癌症进展的影响。
除了上述治疗方法外，适度的体育活动也被认为是一种辅助治疗策略。研究表明，适度的运动可以通过调节血管生成、破坏 CTCs 和降低内皮细胞通透性等方式，减少癌症患者的复发风险和死亡率。
总结与展望
癌症转移是一个复杂的过程，力学信号在其中扮演着重要角色。通过识别癌症转移过程中的力学调节因子，我们可以更好地理解癌症转移的机制，为开发新的治疗策略提供理论基础。
未来的研究需要进一步标准化细胞和组织力学性质的测量方法，建立相关的数据库，以便更好地比较不同研究的数据。同时，结合力学测量与单细胞测序等技术，有助于深入了解癌症的生物物理特征及其与癌症生物学标志物的关系。
此外，研究癌细胞的代谢调节与迁移之间的联系，以及开发针对代谢脆弱性的分子干预措施，可能为对抗癌症转移提供新的方向。随着对癌症转移机制的深入研究，相信未来会有更多有效的治疗策略出现，为癌症患者带来新的希望。
