本文介绍了一项关于胶质母细胞瘤（GBM）细胞在受限空间中迁移的机制研究，揭示了膜张力调节和机械-电耦合在GBM细胞侵袭中的关键作用。该研究由Chrystian Junqueira Alves、Theodore Hannah、Sita Sadia等作者共同完成，发表于《Nature Communications》期刊，发表日期为2025年。
胶质母细胞瘤（GBM）是最常见且最具侵袭性的脑癌类型之一，其特点是肿瘤细胞在脑组织中的广泛扩散。尽管GBM的侵袭性是其高致死率的主要原因，但其背后的分子和生物物理机制仍不完全清楚。先前的研究主要集中在细胞内在运动性的分子驱动因素上，而GBM细胞如何适应机械力以调整其迁移行为的研究较少。本研究旨在探讨GBM细胞如何通过调控膜张力和机械-电耦合来适应物理限制，从而实现极化迁移。
研究通过微通道装置模拟GBM细胞在受限空间中的迁移行为，结合活细胞成像技术，揭示了GBM细胞在迁移过程中前端的内吞囊泡积累和后端的丝状肌动蛋白（F-actin）组装。研究还发现，这些过程依赖于Plexin-B2信号通路。Plexin-B2是一种膜受体，最初在GBM中被发现上调，并在GBM侵袭中起重要作用。
研究的主要流程包括以下几个步骤： 1. 微通道迁移实验：使用高度为10微米、宽度为12微米的微通道，通道中设置了3微米或8微米的周期性收缩。通过活细胞成像技术，研究人员追踪了GBM细胞在微通道中的迁移行为，发现细胞在3微米收缩处的迁移效率更高，迁移速度更快。 2. 内吞作用研究：通过荧光染料和蛋白质探针，研究人员观察到GBM细胞在迁移过程中前端的内吞囊泡积累和后端的F-actin组装。使用内吞抑制剂（如Pitstop 2、Dynasore和EIPA）处理后，内吞囊泡的积累和F-actin的组装均受到抑制，表明内吞作用在GBM细胞的极化迁移中起关键作用。 3. Plexin-B2的功能研究：通过CRISPR/Cas9技术敲除或过表达Plexin-B2，研究人员发现Plexin-B2调控了GBM细胞的膜张力和细胞刚度。敲除Plexin-B2后，细胞的膜张力降低，细胞刚度下降，而Plexin-B2过表达则导致膜张力和细胞刚度增加。 4. 分子动力学模拟：通过分子动力学模拟，研究人员预测了细胞在受限迁移过程中细胞骨架和细胞膜的机械耦合。模拟结果表明，膜张力和细胞骨架之间的平衡是细胞在受限空间中高效迁移的关键。
本研究揭示了Plexin-B2在GBM细胞受限迁移中的关键作用，阐明了膜张力调节和机械-电耦合的机制。这些发现为理解GBM细胞的侵袭性提供了新的视角，并为开发针对GBM侵袭的治疗策略提供了潜在靶点。
本研究不仅深化了对GBM细胞侵袭机制的理解，还为开发针对GBM侵袭的治疗策略提供了新的思路。通过调控Plexin-B2及其相关信号通路，可能能够有效抑制GBM细胞的侵袭性，从而改善患者的预后。