生物力学因素在尿路上皮癌恶性进展中的作用及其分子机制研究

The biomechanical factors play an important role in tumorigenesis and development. Our previous study showed that the mechanical environments were obviously different in different parts of urothelial carcinoma, and thus demonstrating different tumor malignant behavior. This indicated that biomechanical factors may play an important regulatory role in the malignant progression of urothelial carcinoma. However, the underling mechanisms remain unknown. In this study, we will take human urothelial carcinoma tissues and cells for research object, and use histopathology, molecular biology and biomechanics method. (1)Comparison and analysis of staging, grading, the stiffness, CAF distribution, tumor recurrence time and survival rate in different urodynamic distributed parts of urothelial cancer. (2)Screening the differential expression of mechanical signal transduction pathway related genes, and analyzing of the effect of differences in gene on the biological behavior of urothelial tumors. (3)Investigating the effect of pressure, fluid shear stress on tumor cell invasion, metastasis and biomechanical signaling pathways, and studying the molecular mechanisms. (4) The roles and molecular mechanism of CAF matrix in the tumor extracellular remodeling and stiffness change of tissues. The aim of this study was to elucidate the regulatory mechanism of mechanical factors on malignant progression of urothelial carcinoma, and it will play an important role in early diagnosis, treatment and prognosis of tumor.

生物力学因素对肿瘤的发生发展具有重要作用。我们的前期研究显示：不同部位尿路上皮癌所受的力学环境明显不同，肿瘤恶性行为具有较大差异。这提示：生物力学因素可能在尿路上皮癌进展中具有重要调节作用，但其具体机制不详。本项目拟在前期工作基础上，以人尿路上皮癌组织和细胞为研究对象，通过组织病理学，分子生物学及生物力学等手段，（1）比较分析不同尿动力学分布部位的尿路上皮癌的分期、分级、组织刚度、CAF分布、肿瘤复发时间及生存率等；（2）筛查力学传导信号通路相关基因表达的差异，分析差异性基因对尿路上皮肿瘤生物学行为的影响；（3）探讨压力、流体切应力对肿瘤细胞侵袭转移能力及生物力学信号传导通路的影响及分子机制；（4）分析CAF在肿瘤细胞外基质重构，组织刚度变化中的作用及分子机制。本研究通过阐明力学因素对尿路上皮癌恶性进展的调控机制，旨在为肿瘤早期诊断、治疗靶点及评估预后提供新的思路。

生物力学因素，如流体力学，基质力学，肿瘤生长介导的静压力对泌尿系统肿瘤恶性行为影响具有重要作用，从生物力学角度探讨测乳头菜花型上尿路上皮肿瘤和基底僵硬型 UTUC力学性质变化与恶性生物学行为之间的关系及相关分子机制。 .我们对比正常组织与肿瘤组织发现微环境中CD4及上皮间质化组分变化明显；进一步利用免疫组化我们发现与低级别肿瘤相比，高级别中CD4及上皮间质化标记物α-SMA表达明显增高，并且两者存在正相关性，因而我们进一步研究两者在肿瘤中的关系，体外流式细胞仪提取人原代CD4（+）T 细胞与肿瘤细胞共培养，通过ELISA测定培养液中IL-6含量变化显著增高。然后体外IL-6刺激肿瘤细胞，通过共聚焦显像及蛋白水平变化发现肿瘤细胞发生上皮间质化现象，并且促进肿瘤细胞的侵袭迁移。.肿瘤微环境中不仅存在生物化学因素，还有生物力学发挥作用，我们体外构建生物力学微环境模型，实现力学和化学连续动态刺激肿瘤细胞，通过细胞活性及迁移实验，明确肿瘤细胞微环境压力范围；在此基础上，我们通过基因表达谱芯片对IL-6刺激组、生物力学刺激组及联合作用组进行差异基因的分析定量，同时根据GO分析挑选出功能与上皮间质化及生物力学相关的分子，在肿瘤细胞中进一步筛选出β-catenin关键蛋白。.筛选正常肾组织与肾肿瘤组织微环境差异组分CD4；并且通过免疫组化、临床随访、共聚焦技术以及肿瘤功能学实验等进一步筛选出CD4（+）T细胞分泌因子IL-6及其对肿瘤的影响。借助生物力学平台，明确合适的压力水平促进肿瘤细胞迁移能力增强，利用基因表达谱芯片证明压力存在仍能进一步加强IL-6作用，使肿瘤细胞恶性程度进一步升高，但是单纯的压力不能启动肿瘤细胞上皮间质化进程。肿瘤微环境通过生物力学及生物化学作用调控Akt/GSK-3β/β-catenin信号通路影响肿瘤进展，为肿瘤治疗的提供新的思路。