基质刚度通过调控Cofilin-1表达影响胶质瘤细胞行为的机制研究

本研究针对胶质瘤侵袭性强、治疗难度大的临床难题，通过构建不同刚度(3.8/14.6/27.3 kPa)的聚丙烯酰胺水凝胶模型，系统探究了基质刚度通过RhoA/ROCK通路调控Cofilin-1表达影响C6细胞形态、迁移和侵袭的分子机制，为靶向肿瘤微环境力学特性的胶质瘤治疗提供了新思路。

　　

在脑肿瘤领域，胶质瘤因其高度侵袭性和治疗抵抗性始终是临床面临的重大挑战。这类肿瘤细胞具有独特的"土壤依赖性"，就像种子在不同硬度的土壤中生长形态各异那样，肿瘤微环境的力学特性深刻影响着癌细胞的命运。现有研究表明，肿瘤组织的基质刚度显著高于正常组织，这种"硬质化"的微环境如何驱动胶质瘤恶化？这成为破解治疗困境的关键科学问题。

江苏省苏北人民医院医学技术储备人才项目组的研究人员独辟蹊径，从细胞力学微环境的角度切入，通过精巧设计的生物材料模型，揭示了基质刚度通过RhoA/ROCK/Cofilin-1信号轴调控胶质瘤恶性表型的新机制。这项发表于《Results in Chemistry》的研究，为理解力学微环境如何"塑造"肿瘤细胞行为提供了重要证据。

研究团队运用三大关键技术：通过调节双丙烯酰胺交联剂浓度制备不同刚度(3.8-27.3 kPa)的聚丙烯酰胺水凝胶模拟脑组织力学梯度；采用EdU增殖检测、Transwell小室和免疫荧光染色分析细胞行为；结合shRNA基因沉默和过表达技术靶向调控Cofilin-1，系统考察其对机械信号转导的影响。

【3.1 不同刚度水凝胶基质上培养的C6细胞形态和骨架研究】
激光共聚焦显微镜显示，在27.3 kPa硬基质上，C6细胞呈现典型侵袭性梭形，伪足丰富；而在3.8 kPa软基质上则变为圆形。定量分析证实细胞长宽比、铺展面积与基质刚度呈正相关，而圆形度则相反。Western blot揭示随着刚度增加，Cofilin-1和N-cadherin表达上调，E-cadherin下调，暗示刚度可能通过EMT过程促进侵袭。

【Cofilin-1是基质刚度诱导的C6细胞侵袭所必需的】
基因沉默实验显示，shCofilin-1#1可显著抑制硬基质诱导的侵袭表型，使细胞粘着斑蛋白Vinculin表达降低40%。反之，过表达Cofilin-1能使软基质上的细胞"模拟"硬基质表型，证实Cofilin-1是力学信号转导的核心效应分子。

【3.2 C6细胞通过RhoA/ROCK通路感知水凝胶刚度并调控Cofilin-1表达】
分子机制研究发现，硬基质可激活RhoA/ROCK信号，其蛋白表达量随刚度增加而升高。当抑制Cofilin-1时，该通路活性显著降低；而过表达Cofilin-1则能逆转这一效应，形成正向调控环路。

这项研究首次系统阐明了胶质瘤细胞如何将机械刺激转化为生化信号的全过程：基质刚度→Integrin/Vinculin→RhoA/ROCK→Cofilin-1→细胞骨架重组→迁移侵袭。特别值得注意的是，27.3 kPa的类骨组织刚度最能促进侵袭，这为解释胶质瘤向颅骨浸润的临床现象提供了力学依据。研究不仅深化了对肿瘤力学微环境的认识，更启示通过调控Cofilin-1活性或使用ROCK抑制剂可能成为胶质瘤治疗的新策略，具有重要的转化医学价值。