【摘 要】
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肿瘤细胞所处的机械环境在肿瘤的发生发展中的角色越来越受到重视,尤其是机械环境中的流体剪切力。多发性骨髓瘤(MM)是一种浆细胞瘤,由于外周血中的MM细胞会进行血液循环而转移到新的骨髓区域并大量增殖,进而引起复发性以及难治疗等问题,因此了解MM细胞在转移过程中以及转移后的力学调控机制及分子机制,对解决当前遇到的问题将至关重要。MM细胞的转移和转移后的发展涉及转移时的黏附和转移后的增殖两个过程,然而这两
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肿瘤细胞所处的机械环境在肿瘤的发生发展中的角色越来越受到重视,尤其是机械环境中的流体剪切力。多发性骨髓瘤(MM)是一种浆细胞瘤,由于外周血中的MM细胞会进行血液循环而转移到新的骨髓区域并大量增殖,进而引起复发性以及难治疗等问题,因此了解MM细胞在转移过程中以及转移后的力学调控机制及分子机制,对解决当前遇到的问题将至关重要。MM细胞的转移和转移后的发展涉及转移时的黏附和转移后的增殖两个过程,然而这两个过程的力调控机制并不清楚。布鲁顿酪氨酸激酶(BTK)在成熟B细胞的增殖、发育、运输、归巢等功能中起着至关重要的作用,但BTK在MM细胞黏附以及转移后的增殖过程中的影响机制其实并不清楚。另外BTK的抑制剂用于很多B细胞瘤的临床治疗,然而当前出现突变导致的耐药问题,因此了解BTK的激活机制能为解决该问题提供更有效的靶标位点和思路。我们通过三种手段来对以上过程进行探索,首先使用平行平板流动腔对转移过程中的黏附行为进行探索,在不同流体剪切力下探索由CXCL12-BTK-α4β1这条信号通路所介导的黏附过程。其次我们用循环流动腔来模拟细胞转移过程中受力情况,探究力与BTK对MM细胞增殖行为的影响机制。最后我们以功能获得型突变T474M为模型,通过自由分子动力学(FMD)模拟研究BTK激活机制,同时使用功能失去型突变G414R和R525Q来反证T474M所引发的结构变化,进一步说明BTK的激活机制。结果显示,流体剪切力和BTK都会影响MM细胞的黏附行为以及增殖能力。流体剪切力会影响细胞的黏附水平,随着流体剪切力的增大,出现黏附比率先增高后降低的趋势,主要体现在滚动以及稳定黏附事件比率上,同时发现0.3 dyn/cm~2下细胞的滚动以及稳定黏附比率都呈现最值,滚动的停留频率以及停留时间也都在该力下呈现峰值,说明,细胞在小于0.3 dyn/cm~2条件下呈现流体增强型黏附,而大于该流体剪切力下呈现流体减弱型黏附,即细胞的黏附受流体剪切力调控。抑制BTK能明显抑制细胞的黏附水平,提高细胞的滚动速度,降低滚动的停留频率和停留时间。从流体角度上看,抑制BTK,一定程度上废除稳定黏附比率随力的增大出现先增加后降低的趋势,同时也影响了细胞的滚动状态。说明抑制BTK,破坏了趋化因子CXCL12对整合素α4β1的激活,进而影响α4β1与VCAM-1的相互作用,也说明BTK影响细胞的黏附行为也是受流体剪切力调控的。增殖水平上发现,流体剪切力对细胞有一定的杀伤作用,力越大细胞死亡比率越高,但对存留下来的细胞的增殖有一定的促进作用。随着力的增大,细胞的增殖幅度显示先增大后减小,即低力下促进细胞的增殖更为明显,但随着时间的增加,高力下的细胞的增殖幅度大大提高,尤其是48h后,说明力对细胞的增殖影响是持续的过程,不同的流体剪切力调控着细胞的增殖水平变化。抑制BTK能明显抑制力对细胞增殖的促进效应,而且相比静态下抑制效果更加显著,即说明BTK在流体作用后的细胞增殖上作用更加的突出。通过计算机模拟,我们发现T474M突变改变了A-loop的结构,稳定了ATP的结合位点,然而在功能失去型突变G414R和R525Q这两种结构中并没有出现相似的结构转变,说明T474M突变诱导的局部结构改变就是促进激酶活性的结构基础。总之,本研究针对MM细胞转移过程来探索流体剪切力以及BTK对细胞黏附和增殖的的调控机制,同时也对BTK的激活结构基础进行了探索,为治疗多发性骨髓瘤以及BTK的药物研发提供更加有效的治疗思路。
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