活细胞磁操控回收内体揭示其通过FMNL1依赖的肌动蛋白突起直接促进肿瘤侵袭迁移

本研究通过创新性磁遗传学技术，首次实现Rab25回收内体的活细胞精准操控，揭示其通过招募FMNL1(formin样蛋白1)和整合素β1(integrin β1)，协同RhoA活性在细胞边缘直接驱动F-肌动蛋白(F-actin)丝状伪足形成，为肿瘤三维侵袭迁移提供新机制。该成果发表于《Science Advances》，为靶向膜运输的癌症治疗提供新思路。

　　

在肿瘤转移过程中，癌细胞如何通过膜运输系统调控细胞运动始终是领域内的重要科学问题。传统观点认为回收内体(recycling endosomes)仅作为货物运输载体，但其是否直接参与细胞突起的形成尚不明确。特别是Rab25（又称Rab11c）作为Rab11家族成员，虽已知与肿瘤侵袭性相关，但其空间定位与肌动蛋白动态变化的因果关系仍缺乏直接证据。现有光遗传学技术因依赖内源性细胞骨架极性、存在光毒性等问题，难以在生理相关三维环境中开展研究。

为突破这些限制，研究人员开发了创新的磁遗传学(magnetogenetics)方法。通过将抗GFP纳米抗体(NB^GFP)与内源性Rab25融合表达，结合超顺磁性纳米颗粒(GFP-MNPs)，首次实现了活细胞内Rab25囊泡的时空精确操控。研究采用CRISPR-Cas9基因编辑构建DExCon诱导系统，结合STEM断层扫描和生物信息学分析Rab25-BioID数据集，发现FMNL1是Rab25的关键相互作用蛋白。

在技术方法上，研究主要运用：1）磁遗传学系统（含自制磁性镊子和GFP-MNPs）实现亚细胞尺度力操控；2）三维细胞衍生基质(CDMs)模拟生理环境；3）活性RhoA探针(iRFP670_3x-RBD_4x)实时监测信号通路；4）FMNL1基因敲除与siRNA联合敲降策略；5）Sleeping Beauty转座子系统实现Kif5b[1-807]-GFP稳定表达。

研究结果部分：
磁遗传学操控内体定位直接驱动细胞突起
通过微注射GFP-MNPs和磁性操控，证明Rab25内体向细胞外周定位足以诱导F-肌动蛋白富集的丝状伪足样突起，该过程依赖formin抑制剂SMIFH2敏感的通路而非Arp2/3。STEM断层扫描显示每个回收内体可结合多达10个GFP-MNPs，产生约15飞牛顿(fN)的磁力。

内体时空调控Rab25定位控制突起生长
比较Rab25野生型(wt)、膜解离突变体(dC)和显性负突变体(DN)发现，仅活性Rab25（无论是否膜结合）能促进突起，但膜结合型可形成更稳定的丝状结构。通过Kif5b[1-807]-GFP将Rab25富集于细胞边缘，证实内体定位模式决定突起形态。

三维基质中Rab25内体操控触发强健突起
在生理相关CDMs中，磁操控Rab25内体可诱导机械适应性收缩，随后在磁极方向形成持久突起。值得注意的是，Rab25 dC突变体在三维环境中完全丧失促突起能力，提示内体关联对侵袭迁移至关重要。

Rab25回收内体招募FMNL1
BioID显示Rab25与FMNL1相互作用强度：wt > dC >> DN。强制使GFP-FMNL1β与NB^GFP-mCherry-Rab25共定位，导致50%细胞出现核周F-肌动蛋白热点，证实二者功能关联。

Rab25内体通过FMNL1调控肌动蛋白聚合
FMNL1敲降完全阻断磁操控诱导的突起形成。在三维环境中，FMNL1缺失细胞虽能响应磁力移动内体，但无法形成actin聚合热点，证明FMNL1是Rab25下游效应器。

Rab25内体作为RhoA/FMNL1活性平台
活性Rho探针显示Rab25内体与RhoA活性共定位。有趣的是，Rab25 dC虽能局部激活RhoA，但无法形成点状活性信号模式，提示内体平台对信号空间组织的关键作用。

这项研究通过多学科交叉方法，首次证实回收内体不仅是货物载体，更是调控细胞形态发生的主动信号平台。Rab25通过内体定位协调FMNL1介导的肌动蛋白成核、整合素β1递送和RhoA激活三位一体机制，为肿瘤侵袭提供新解释。磁遗传学技术的创新应用，为细胞器功能研究开辟了新范式。该发现对理解肿瘤转移的膜运输调控具有里程碑意义，并为开发靶向Rab25-FMNL1轴的新型抗癌策略提供理论依据。