细胞外基质刚度对肿瘤细胞自我更新的调控作用及机制研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目细胞外基质刚度对肿瘤细胞自我更新的调控作用及机制研究学科专业生物化学与分子生物学学号201521090309作者姓名白红霞指导教师刘贻尧教授分类号密级注1UDC学位论文细胞外基质刚度对肿瘤细胞自我更新的调控作用及机制研究（题名和副题名）白红霞（作者姓名）指导教师刘贻尧教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业生物化学与分子生物学提交论文日期2018.4.10论文答辩日期2018.5.29学位授予单位和日期电子科技

2、大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。Theeffectsofextracellularmatrixstiffnessontheself-renewaloftumorcellsanditsmechanismsAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:BiochemistryandMolecularBiologyAuthor:HongxiaBaiSupervisor:Prof.YiyaoLiuSchool:SchoolofLi

3、feScienceandTechnology独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行

4、检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：摘要摘要肿瘤微环境为肿瘤细胞提供了多种多样的细胞外信号，是影响肿瘤细胞行为和功能的主要因素。过去，关于肿瘤的研究主要集中在调控肿瘤细胞生长的各种生化信号上。但是，最近几年的探究发现细胞外基质的机械性能在肿瘤的发展进程中也发挥着重要的作用。研究发现基质刚度能够调控肿瘤细胞的增殖、迁移以及自我更新等，在细胞的分化潜能上也发挥着一定的作用。目前，关于基质刚度调控肿瘤细胞增殖迁移的分子机制已经研究的比较成熟，但是基质刚度调控肿瘤干细胞的研究还比较少，所以本文主要想探究细胞外基质刚度

5、对肿瘤细胞的影响，特别是干细胞特性的影响。本研究制备了不同刚度（7kPa、20kPa、55kPa）的聚丙烯酰胺凝胶基底，分别模拟结缔组织、肌肉组织以及骨组织的刚度，塑料板作为对照组。首先从形态学观察发现随着基质刚度的增加，细胞的铺展面积也逐渐增大。细胞在不同刚度的基底上生长48h后，通过试剂盒以及Ki67染色检测基质刚度对骨肉瘤细胞增殖的影响，发现硬基底能够促进骨肉瘤细胞的增殖。划痕实验检测基质刚度对细胞迁移能力的影响，也发现硬基底有利于骨肉瘤细胞发生迁移。成球实验探究基质刚度对肿瘤细胞自我更新的影响，发现软基底上骨肉瘤细胞的自我更新能力更强。使用成骨、成脂诱导分化培养基诱导不同刚度基底上

6、的细胞，检测其对细胞分化的影响，发现软基底上的骨肉瘤细胞向成骨、成脂细胞分化的能力更强。通过耐药性实验以及内吞实验，检测不同刚度的基底上细胞对化疗药物阿霉素的耐受性，也发现随着基质刚度的增加，骨肉瘤细胞的耐药性逐渐降低。进一步通过qPCR及免疫荧光实验检测基质刚度对肿瘤细胞干细胞标志物表达的影响，发现软基底上Sox2、Oct-4、Nanog的表达量最多。这说明随着基质刚度的增加，骨肉瘤细胞的干细胞特性是显著降低的，软基底上骨肉瘤细胞的干细胞特性最强。基于此现象，我们接下来探究了软基底调控肿瘤细胞干细胞特性的具体分子机制。首先检测了不同基质刚度上miR-371-5p和miR-29b-5p的表

7、达情况，实验发现软基底上这两种miRNA的表达明显低于硬基底。但是通过qPCR实验以及成球实验进一步验证两种miRNA的作用，发现在基质刚度调控骨肉瘤细胞自我更新的过程中仅有miR-29b-5p发挥了作用。进一步探究miR-29b-5p调控肿瘤细胞自我更新的分子机制，发现Spin1是miR-29b-5p的下游靶基因。免疫印迹实验表明miR-29b的过表达，能够显著抑制PI3K和p-Akt，p-Stat3以及Sox2的表达