《基於細胞-基質力學耦聯的腫瘤生長的生物力學研究》是依託太原理工大學，由王楷群擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於細胞-基質力學耦聯的腫瘤生長的生物力學研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王楷群
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
細胞以及細胞外基質（ECM）的力學特性對於腫瘤的生長起到了重要的調控作用。但是，現有研究局限在單獨研究細胞或者ECM力學特性對於腫瘤生長的影響，而細胞-ECM力學耦聯對於腫瘤生長影響的研究仍然不夠充分。本項目採用計算機建模仿真和實驗相結合的手段，建立細胞整合蛋白與ECM配合基連線的分子動力學模型，探索細胞-ECM力學耦合機制問題；建立三維離散型腫瘤細胞模型，分析細胞-ECM力學耦聯如何調控腫瘤生長，並結合反應-擴散模型，分析腫瘤組織中化療藥物濃度梯度的分布，進而深入分析細胞-ECM力學耦聯異質性對於腫瘤生長的影響；針對人體腫瘤細胞進行實驗，測試基質以及細胞力學特性變化時，腫瘤細胞的增殖、活性以及代謝活動等。本項目旨在深入研究細胞-ECM力學互動作用與腫瘤生長的聯繫，為腫瘤的防治奠定堅實基礎。
結題摘要
細胞以及細胞外基質（ECM）的力學特性對於腫瘤的生長起到了重要的調控作用。但是現有對於細胞-ECM力學特性對於腫瘤生長的影響的研究仍然不夠充分。本項目採用計算機建模仿真和實驗相結合的手段，建立了二維培養條件下的腫瘤生長模型，分析了細胞-ECM力學耦聯特性對於腫瘤細胞生長的影響，模型的結果表明細胞剛度的增加以及ECM剛度的減小會使得腫瘤細胞更趨向聚團分布。腫瘤細胞數量可隨著細胞剛度的增加而增加，但是隨著ECM剛度的增加反而減少。細胞-細胞間以及細胞-ECM間的粘附力都會促進細胞的增殖。但是對於細胞的分布二者的影響不同。細胞-細胞間高粘附力促進細胞聚集成團，但是細胞-ECM間粘附力對於細胞分布幾乎無影響；建立三維免疫系統-腫瘤細胞互動作用模型，分析了細胞間粘附力對於腫瘤細胞的免疫回響和生長的影響。研究結果表明腫瘤細胞間黏附力正常時，腫瘤在免疫系統強度較低時逃逸，在免疫系統強度較高時被消滅。腫瘤細胞間黏附力較低時，腫瘤在免疫系統強度較低時逃逸，免疫系統強度較高時發生震盪，腫瘤無法被消滅。因此，細胞間黏附力改變會影響腫瘤生長，腫瘤生長狀態的改變會影響免疫反應的狀態，而免疫反應的狀態又會進一步影響腫瘤的生長狀態，故腫瘤生長與免疫反應的狀態相互反饋和影響；通過製備不同剛度的基質基底，研究了不同基質剛度對SK-OV-3人卵巢腺癌細胞增殖，遷移等生長狀況的影響，實驗結果表明，不同配比的主劑和硬化劑，會導致基底剛度的不同，通過測量其應力應變曲線得到其楊氏模量，通過增加基質剛度，SK-OV-3人卵巢腺癌細胞的吸光度會隨之上升，細胞活性增加; 在剛度越高的PDMS基質上，腫瘤細胞遷移速度越快，擴散更廣泛。綜上所述，細胞-ECM力學互動作用與腫瘤生長起到了非常重要的作用，為腫瘤的防治奠定堅實基礎。
