基于原子力顯微鏡的腫瘤轉(zhuǎn)移過程中單細(xì)胞及微環(huán)境機(jī)械特性的探測與表征

近日，Acta Pharmacologica Sinica（2021, 42(3): 323-339）以封面文章形式發(fā)表了中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所基于微納操作機(jī)器人的腫瘤轉(zhuǎn)移過程中多尺度機(jī)械特性研究綜述論文（Atomic force microscopy for revealing micro/nanoscale mechanics in tumor metastasis: from single cells to microenvironmental cues）。論文系統(tǒng)總結(jié)了基于原子力顯微鏡（AFM）的腫瘤轉(zhuǎn)移過程中單細(xì)胞及微環(huán)境機(jī)械特性的探測與表征，并展望其存在的挑戰(zhàn)及未來發(fā)展。

微納操作機(jī)器人腫瘤探測研究獲APS封面刊載

Acta Pharmacologica Sinica封面展示了細(xì)胞及多種微環(huán)境因素共同作用下的腫瘤轉(zhuǎn)移過程。腫瘤轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致癌癥患者死亡的最主要原因（約90%）。在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中，癌細(xì)胞及其微環(huán)境發(fā)生化學(xué)特性的改變，并伴隨著顯著的物理過程及物理特性變化，如癌細(xì)胞通過改變自身機(jī)械特性（如變形能力）以利于穿過轉(zhuǎn)移過程中的各種物理障礙（如細(xì)胞外基質(zhì)、血管壁），在血液循環(huán)過程中癌細(xì)胞通過與血小板結(jié)合以逃避體內(nèi)免疫系統(tǒng)的識別與攻擊，以及癌細(xì)胞通過外泌體傳遞信息促使轉(zhuǎn)移部位微環(huán)境發(fā)生改變以適應(yīng)癌細(xì)胞生存和增殖的需要等。近年的研究結(jié)果顯示，AFM能夠揭示腫瘤轉(zhuǎn)移過程中單個(gè)細(xì)胞機(jī)械特性的變化，并可對腫瘤轉(zhuǎn)移過程中涉及的多種微環(huán)境因素（如外泌體、細(xì)胞外基質(zhì)等）進(jìn)行有效探測，為腫瘤研究提供了新的技術(shù)方法，這加深了對腫瘤轉(zhuǎn)移過程的認(rèn)識。

沈陽自動(dòng)化所微納米課題組長期以來在信息科學(xué)與生命科學(xué)交叉融合前沿微納機(jī)器人系統(tǒng)及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面，特別是在多尺度腫瘤機(jī)械特性探測方面，開展了連續(xù)性和系統(tǒng)性的理論及實(shí)際應(yīng)用研究工作，部分研究成果發(fā)表在Science Advances、Nature Communications等上。此次APS以封面文章的形式發(fā)表研究所微納機(jī)器人技術(shù)腫瘤探測研究成果，是對研究所微納機(jī)器人生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究工作的肯定，表明了研究所關(guān)于微納生物探測研究逐步得到關(guān)注，這對于下一步科研工作的推進(jìn)具有積極意義。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)，中科院和機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。

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