组织曲率与细胞机械张力失衡在癌症形态发生中的作用

三维成像技术（FLASH） ：开发了一种新的技术，用于快速对整个器官进行三维免疫染色和成像，能够在单细胞水平上分析组织结构。

图1： FLASH成像的完整胰腺和导管树的可视化

基因工程小鼠模型 ：使用多种基因工程小鼠模型，通过诱导特定基因的激活或抑制，研究肿瘤的发生和发展。

计算模型 ：开发了三维顶点模型模拟框架，结合上皮细胞的几何形状、表面张力和细胞体积守恒，模拟肿瘤生长过程中的组织变形。

肿瘤生长模式 ：研究发现，胰腺导管的肿瘤生长有两种模式：外生性（exophytic）和内生性（endophytic）。外生性肿瘤向外扩展，远离导管腔；内生性肿瘤向内生长，进入导管腔。

图2： 胰腺导管中肿瘤生长的异质性

细胞骨架变化 ：在肿瘤细胞中，细胞骨架成分（如F-actin和pMLC2）的分布发生了变化，导致细胞的极性丧失。这种变化与肿瘤的生长模式密切相关。

导管直径的影响 ：通过三维成像和计算模型，研究发现导管直径对肿瘤生长模式有重要影响。小直径导管（小于17微米）倾向于形成外生性肿瘤，而大直径导管（大于17微米）则倾向于形成内生性肿瘤。

细胞机械张力的变化 ：在肿瘤细胞中，细胞机械张力的变化导致了组织的变形。具体来说，肿瘤细胞的基底和顶面表面张力的变化导致了组织的内向或外向弯曲。

图3： 细胞机械张力的变化与肿瘤生长模式的关系

关键结论

04

肿瘤形态的决定因素 ：肿瘤的形态不仅由细胞的增殖决定，还受到细胞机械张力和组织曲率的影响。导管直径和细胞机械张力的变化共同决定了肿瘤的生长方向。

图4：