舌鳞癌细胞力学性能与侵袭转移相关性的研究

In our previous studies we had found that the metastasis of tongue squamous cell carcinoma (TSCC) is related to the deregulation of multiple genes,such as miR-138、SOD2, epithelial-mesenchymal transition (EMT) and biomechanical properties. In order to further study the relationship between biomechanical properties and the metastatic potentiality of tongue squamous cell carcinoma, first we detect and analyse biomechanical properties (elastic modulus) in TSCC patients with or without lymph node metastasis and the relationship between biomechanical properties with metastasis related gene (miR-138 / SOD2 and so on)、EMT and cytoskeleton; Then we detect and analyse the biomechanical properties in TSCC cell lins with different metastatic potentiality and the change of biomechanical properties and metastasis of TSCC after revised the metastasis related gene、EMT and cytoskeleton. In our study we will clarify the molecular mechanism of how biomechanical properties mediated the metasistasis of TSCC; biomechanical properties , as a potentially biomarker, will have high value in the diagnosis, prognosis prediction and target treatment in TSCC.

本课题组前期研究显示舌鳞癌侵袭转移与miR-138、SOD2等基因的异常、上皮间质转化（EMT）以及力学性能的改变有关。为了进一步研究力学性能在舌鳞癌侵袭转移过程中所起的作用，本课题首先研究伴或不伴淋巴结转移的舌鳞癌患者细胞力学性能（如弹性模量）的变化及其与侵袭转移相关基因（miR-138 / SOD2等）、EMT及细胞骨架的关系；检测并分析不同转移能力的舌鳞癌细胞株力学性能的差异；并研究改变侵袭转移相关基因、EMT及细胞骨架对力学性能及侵袭转移能力的影响。本研究即将阐明舌鳞癌侵袭转移的机理：即异常表达的侵袭转移相关基因通过诱导EMT、改变细胞骨架结构，最终导致细胞力学性能的改变以及侵袭转移的发生，由此可见力学性能在舌鳞癌的侵袭转移中起重要作用，有望成为舌鳞癌的分子标志物，在舌鳞癌的诊断、预后预测以及分子治疗靶点中具有重要的应用价值。

本课题组前期研究显示舌鳞癌侵袭转移与miR-138、SOD2等基因的异常、上皮间质转化（EMT）以及力学性能的改变有关。为了进一步研究力学性能在舌鳞癌侵袭转移过程中所起的作用，本课题应用原子力显微镜（AFM）纳米压痕技术检测舌鳞癌细胞的力学性能，首先研究伴或不伴淋巴结转移的舌鳞癌患者细胞力学性能（如弹性模量）的变化及其与侵袭转移相关基因（miR-138 / SOD2等）、EMT及细胞骨架的关系；检测并分析不同转移能力的舌鳞癌细胞株力学性能的差异；并研究改变侵袭转移相关基因、EMT及细胞骨架对力学性能及侵袭转移能力的影响。结果显示：原代培养细胞来自4例舌鳞癌患者，其中1例患者伴有淋巴结转移，并于1个月后复发，另外3例患者无淋巴结转移和复发，随访10-18个月。划痕实验和Transwell assay检测显示伴有转移和复发的患者原代培养的细胞侵袭转移能力明显高于其他患者。与低侵袭转移的细胞株（UM2）和原代培养细胞比较，具有高侵袭转移能力的细胞株细胞（UM1）和原代培养细胞，细胞的弹性模量下降（即低的刚性和高的形变能力），细胞呈现EMT形态学改变；细胞骨架F-actin和β-tubulin呈现排列改变和密度下降，细胞的细胞核大小明显减小，核/浆比例明显增大。miR-138转染UM1和1386Ln细胞可抑制细胞的侵袭和迁移能力，并可诱导细胞MET及弹性模量的升高；以及细胞骨架密度上升，细胞的细胞核增大，核/浆比例减少。本研究阐明了舌鳞癌侵袭转移的机理：即异常表达的侵袭转移相关基因通过诱导EMT、改变细胞骨架结构，最终导致细胞弹性模量的改变以及侵袭转移的发生，由此可见弹性模量在舌鳞癌的侵袭转移中起重要作用，有望成为舌鳞癌侵袭转移能力的指标。原子力显微镜纳米压痕技术检测舌鳞癌细胞的力学性能有望成为舌鳞癌侵袭转移能力的预测指标。