了解机械应力对卵巢癌进展的影响

卵巢癌（Ovarian Cancer）是全世界女性妇科癌症死亡的第二大最常见原因，超过90％的卵巢恶性肿瘤被归类为上皮性卵巢癌(EOC)。EOC 通常出现在晚期，不幸的是，大多数病例会导致疾病复发或化疗耐药性。了解这些肿瘤如何复发和转移对于制定成功的治疗策略至关重要。

对于EOC进展和转移所涉及的生化调控和信号通路的研究已经取得了重大进展。然而，在EOC进展中，机械力对这些参数的影响，被称为机械转导，在很大程度上被忽略了。

这一过程在正常组织发育和稳态以及癌症进展中起着重要作用，但是癌细胞在肿瘤发展、侵袭和转移部位扩散过程中经历机械力和反应的确切机制尚未阐明。

在肿瘤的多个不同方面的许多研究中，已经模拟了拉伸力、压力和流体剪切力的重要性，包括癌症相关的成纤维细胞、血管生成和由此产生的肿瘤血管系统、基质重塑和癌细胞本身。然而，在 EOC 中进行的机械转导的研究很少。

人们已经做出了一些努力来了解剪切力和压力如何影响EOC中的上皮到间充质转化(EMT)和肿瘤转移，而张力在EOC中的作用仍未得到充分的研究。

此外，在EOC患者中还没有测量到张力，目前还不清楚这些力是遵循振荡模式(周期性变化的力)还是恒定模式(速率不变的力)。先前对其他癌症类型的研究表明，恒张力(CT)和振荡张力(OT)的模式可能对肿瘤进展有影响。

最近，由美国阿拉巴马大学伯明翰分校妇产科的专家团队对此领域进行了更进一步的研究，在Gynecologic Oncology上发表了题为《Understanding the effect of mechanical forces on ovarian cancer progression》的论文，旨在研究OT和CT在EOC中的作用，从而深入了解EOC的进展和转移。

部分实验过程：

将用正弦振荡张力（OT）拉伸的细胞置于10% 伸长率和 0.3 Hz 的频率下，而用CT拉伸的细胞保持10%伸长率。对照板（无张力）放置在同一培养箱中。

OT和CT显着增强SKOV-3细胞的细胞增殖

采用luc-SKOV-3卵巢癌细胞系和luc-OVCAR-8细胞系的生物荧光成像(BLI)评估OT和CT对EOC细胞增殖的影响。

与未暴露于振荡张力(非OT)的细胞相比，施加OT后3天，luc-SKOV-3细胞增殖显著升高。此外，在研究差异表达基因 (DEG) 时，与非OT相比，暴露于OT的SKOV-3细胞中FOXS1和ERVV-2表达显著增加，这两种基因都与细胞增殖增加有关。

当分析CT对luc-SKOV-3细胞增殖的影响时，发现与非CT相比，暴露于CT的细胞显著增加。在评价OT和CT对luc-OVCAR-8细胞增殖的影响时，OT和CT对细胞增殖的影响均不显著。

尽管从视觉上看，第0日的BLI图像并不相同，但从数值上看，总通量与图中所示相同。

这些结果表明 SKOV-3 细胞的增殖受机械张力的影响，而 OVCAR-8 细胞的增殖不受机械张力的影响。虽然这一成像阐明了张力对细胞增殖的影响，但这并不总是与迁移和侵袭能力直接相关，因此张力对特定表型的影响需要澄清。

OT 增加了 SKOV-3 和 OVCAR-8 细胞的转移表型

在进行transwell实验并培养24小时后(施加3天振荡张力之后)，与非OT细胞相比，SKOV-3和OVCAR-8细胞的迁移能力显著增加(图2 A和3 A)。然而，OT显著增加了SKOV-3的侵袭，而没有增加OVCAR-8的侵袭。

此外，将CT下的细胞与非CT细胞进行比较，采用相同的方法来评估CT对细胞运动的影响。CT对SKOV-3细胞的迁移和侵袭无明显影响。与非CT细胞相比，暴露于CT时OVCAR-8细胞迁移显著增加，但CT对侵袭性没有显著影响。

在OT处理3天后，与非OT相比，暴露于OT的SKOV-3和OVCAR-8细胞中E-cadherin蛋白表达均较低。相反，与非OT相比，SKOV-3和OVCAR-8细胞中snail 蛋白表达在经过3天OT后升高。

此外，当研究DEGs对张力的反应时，与非OT相比，SKOV-3和OVCAR-8中KRT17和KRT14分别显著增加，这两个基因都与EMT表型增加有关。

这些发现表明，当暴露于OT时，两种细胞类型都经历了EMT，从而增强了它们的迁移能力。

DEG分析还显示，在张力反应下，SKOV-3细胞中RBFOX3的表达显著增加；而在张力反应下，OVCAR-8细胞中NDUFA4L2和NRP2的表达显著增加。这些基因与增加的细胞转移潜能有关。

总之，这些结果表明，尽管通过不同的信号通路和机制，OT影响了两种EOC细胞系的EMT和细胞迁移。

实验结论：

本研究旨在了解张力在上皮性卵巢癌发展和转移中的作用。这是在体外完成的，将两种EOC细胞系SKOV-3和OVCAR-8置于振荡和恒定的张力下，并比较它们增殖、迁移和开始向这些细胞的上皮-间充质转化的能力。

通过 BLI 成像、transwell 测定分析、RNA 测序和蛋白质印迹分析，SKOV-3 细胞的增殖以及两种细胞系的迁移和 EMT 特性在张力作用下均得到增强。

然后在动物模型中进行体内研究以进一步证实这些发现，实验确定，通过在注射前将细胞置于OT下，OVCAR-8模型中的腹水生长以及SKOV-3和OVCAR-8模型中的肿瘤生长均有所增加。

这些研究为生物标记物的发现提供了机会，并通过进一步的研究，包括改变作用力的大小、持续时间和频率，添加额外的基质和ECM成分，以建立更相关的生理学模型，开发新的癌症治疗方法。

此外，该实验对涉及EOC细胞机械转导及其实现机械记忆的特定蛋白质和基因进行了更深入的分析。

参考文献：Martinez A, Buckley M, Scalise CB, Katre AA, Dholakia JJ, Crossman D, Birrer MJ, Berry JL, Arend RC. Understanding the effect of mechanical forces on ovarian cancer progression. Gynecol Oncol. 2021 Jul;162(1):154-162. doi: 10.1016/j.ygyno.2021.04.003. Epub 2021 Apr 20. PMID: 33888338.

原文链接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/33888338/

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