细胞粘弹性在宫颈癌早期诊断中的作用及其分子机制

子宫颈癌是最常见的恶性肿瘤，早期诊断是临床急待解决的问题。前期工作发现，人宫颈癌前病变和宫颈癌的脱落细胞与正常宫颈脱落细胞的杨氏模量等微观力学特征不同，且细胞微观力学性质的改变早于经典的诊断方法－细胞形态学的改变，提示细胞生物力学性质的检测将能用于宫颈癌的早期诊断。本项目将对人正常宫颈、宫颈癌前病变和宫颈癌的脱落细胞，用AFM联合成像系统检测，寻找细胞癌变过程中杨氏模量、能量耗散和曲率指数等微观力学性质检测指标的变化规律；同时选取人宫颈鳞状上皮永生化细胞系(CRL-2614)，用基因沉默和肌动蛋白免疫荧光染色等分子生物学方法研究Cdc42及其传导通路对肌动蛋白和细胞微观力学性质调控的分子机制；探讨细胞生物力学事件与子宫颈上皮细胞癌变的相关性，在单细胞水平上揭示子宫颈上皮细胞发生癌变前后的生物力学特性的变化规律，从中寻找宫颈癌早期诊断的生物力学指标。

临床实践证实，宫颈癌在发生发展的过程中，要经历癌前病变阶段。因此，早期诊断与治疗可以大大降低宫颈癌的发病率和死亡率。肿瘤细胞的微区力学性质与肿瘤的发生发展以及细胞侵袭力和转移力密切相关，可能成为肿瘤早期诊断的重要指标。本研究在前期工作基础上进一步优化了原子力显微镜（AFM）检测人宫颈上皮脱落细胞微区力学性质的方法，在此基础上分析了宫颈癌变过程中宫颈上皮脱落细胞微区力学性质的变化，发现宫颈上皮内瘤变，宫颈癌患者的上皮脱落细胞的杨氏模量比正常宫颈上皮脱落细胞要明显减低，宫颈癌细胞粘弹性降低，细胞变软，有利于宫颈癌细胞的侵袭和迁移。此外，年龄小于35岁的宫颈癌的年轻患者的宫颈上皮脱落细胞的杨氏模量比大于35岁的宫颈癌患者的杨氏模量要明显减低，提示年轻的宫颈癌患者的宫颈癌细胞的侵袭和迁移能力更强，更有利于肿瘤的播散。该研究结果提示细胞癌变过程中，细胞力学特性的变化可能早于经典手段检测的细胞形态学变化，细胞力学性质有可能成为早期诊断的敏感指标，为未来将原子力显微镜应用于临床鉴别早期病变的肿瘤细胞奠定了基础。细胞骨架调节蛋白Rho家族成员Cdc42和Rac1在宫颈癌和宫颈癌细胞系中高表达，并通过改变细胞骨架肌动蛋白F-actin的分布来调控细胞的微区力学性质进而促进宫颈癌细胞的侵袭和迁移。研究结果还发现hsa-miR-106b和hsa-miR- 20b在宫颈癌和宫颈癌细胞中高表达，并且能促进上皮间充质标志物N-cadherin和vimentin蛋白的表达，促使宫颈癌细胞获得迁移能力，划痕实验还观察到过表达hsa-miR- 106b和hsa-miR- 20b的Hela细胞的运动能力显著增强。我们的研究工作还提示hsa-miR-106b和hsa-miR-20b可能通过下游靶蛋白DAB2、TGFBR2和NTRK2参与调节Rho家族成员（RhoA、Rac1和Cdc42）介导的肌动蛋白微丝骨架重排导致的细胞微区力学性质的改变，为进一步揭示宫颈癌细胞粘弹性发生变化的分子机制奠定理论基础。