力－化学微环境条件下肝癌细胞与血管内皮细胞相互作用的力学生物学机制探索

本项目将应用工程学、生物力学、细胞生物学和分子生物学等学科的方法和技术，基于模拟体内力-化学微环境的双层流动腔实验系统，在体外构建肝癌细胞与血管内皮细胞共培养模型。研究剪切力和共培养条件下，肝癌细胞释放VEGF、EGF、ANG等血管生成因子与内皮细胞相应受体之间的耦合关系；研究激活后的内皮细胞迁移、增殖和血管生成能力的变化。同时，研究力-化学微环境作用下，内皮细胞生成IL-8对肝癌细胞CXCR1/CXCR2、Rho GTPases（RhoA、Rac1、Cdc42）表达与活性变化和肝癌细胞侵袭、迁移能力之间的关系。 此外，构建动物模型，考察力-化学微环境引起肝癌细胞的迁移和成瘤能力变化，以及CXCR1、CXCR2表达对其迁移和成瘤能力的影响。本项目的研究结果将从新的视角阐明肝癌的发病机理，有助于发现潜在的药物靶标，为肝癌防治提供新线索。因此，本项目研究具有深远的科学意义和潜在的应用前景。

本项目应用工程学、生物力学、细胞生物学和分子生物学等方法和技术，基于模拟体内力-化学微环境的双层流动腔，构建了一套肝癌细胞与血管内皮细胞共培养的实验系统，在此基础上研究肝癌细胞与血管内皮细胞之间的相互作用。阐明了肝癌细胞释放VEGF、EGF等血管生成因子与血管内皮细胞相应受体之间的耦合关系，以及血管内皮细胞增殖、迁移和血管生成能力的变化；同时，研究了血管内皮细胞释放IL-8等细胞因子对肝癌细胞侵袭和迁移能力的影响。解析了力-化学微环境作用下，血管内皮细胞和肝癌细胞相互作用的力学生物学机理。研究结果表明：（1）共培养条件下肝癌细胞释放的VEGF和EGF等细胞因子能显著诱导血管内皮细胞增殖、迁移和血管生成，且依赖于PI3K和FAK等信号通路；而血管内皮细胞释放的IL-8等细胞生长因子则可显著增强肝癌细胞的增殖、侵袭和迁移能力。（2）共培养条件下肝癌细胞和血管内皮细胞释放的VEGF和EGF等细胞生长因子及其相应受体（Flk-1和EGFR）的表达均具有时相规律。（3）Integrins-FAK-Rho GTPases信号通路介导流体剪切力诱导的肝癌细胞和血管内皮细胞的迁移，但两种细胞关键蛋白的表达具有差异性。（4）解析了共培养条件下肝癌细胞和血管内皮细胞相互作用的分子机理：两种细胞通过释放不同细胞生长因子，分别激活不同的信号通路及其关键信号蛋白表达，从而增强肝癌细胞的增殖、侵袭和迁移能力，以及血管内皮细胞增殖、迁移和血管生成能力。综上所述，本研究揭示了肿瘤微环境下肝癌细胞与血管内皮细胞相互作用的分子机理，从新的视角阐明了肝癌的发病机理，为肝癌防治提供了新线索。