单核细胞通过前缘推进力在黏弹性胶原基质中开辟迁移路径的机制研究

研究人员针对肿瘤微环境中细胞外基质(ECM)刚度与黏弹性如何影响单核细胞迁移这一科学问题，通过构建可独立调控刚度和应力松弛的I型胶原-海藻酸盐互穿网络，发现基质刚度增加和应力松弛加速可独立促进单核细胞三维迁移。该研究首次揭示了单核细胞通过肌动蛋白(actin)聚合产生前缘推进力实现无黏附迁移的新机制，为理解肿瘤微环境调控免疫细胞浸润提供了新视角。

　　

循环系统中的单核细胞需穿越富含I型胶原的基质才能抵达肿瘤微环境，并分化为促进肿瘤进展的巨噬细胞。有趣的是，肿瘤周围基质的黏弹性特征显著增强——不仅刚度增加，其黏性特征（如损耗角正切值升高或应力松弛速率加快）也更为突出。

研究团队采用创新的I型胶原与海藻酸盐互穿网络体系，在生理相关范围内独立调控基质刚度和应力松弛特性，成功构建了单核细胞三维培养模型。实验发现：当基质刚度提升或应力松弛加速时，单核细胞的迁移效率显著提高。这些细胞展现出独特的变形形态——有的呈椭球状，有的形似圆楔，尾部可见明显的肌动蛋白聚集，呈现出类阿米巴运动的特征。

突破性的是，即便没有基质黏附结构的支持，单核细胞仍能完成迁移，但该过程必须依赖肌动蛋白聚合和肌球蛋白(myosin)收缩。深入机制研究表明，细胞前缘的肌动蛋白聚合会产生机械推进力，像"分子凿子"般在黏弹性基质中开辟出迁移通道。这些发现不仅阐明基质力学特性如何调控免疫细胞运输，更揭示了肿瘤微环境力学特性改变影响疾病进展的新机制。