癌细胞压力快速累积，转移倾向升高[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 12 Oct.2026 09:36(KST)

基础科学研究院开发出可测量肿瘤内部压力的磁共振成像传感器
揭示压力上升速度对癌细胞迁移和侵袭性的影响

研究发现，癌组织内部压力快速上升时，癌细胞会更容易扩散到其他组织。影响癌细胞转移倾向的不仅是压力大小，压力上升的速度也很重要。韩国研究团队开发出一种利用磁共振成像测量活体肿瘤内部压力的传感器，并证实了这一现象。

癌细胞所受压力的增长速度对转移倾向影响的示意图。压力缓慢上升时，癌细胞的转移倾向减弱；压力快速上升时，转移倾向则增强。研究团队供图

基础科学研究院（IBS）于12日表示，由纳米医学研究团团长 Cheon Jinwoo（延世大学安德伍德教授）和美国加州大学旧金山分校教授 Jeon Youngwook 共同率领的研究团队，开发出利用磁共振成像测量肿瘤内部压力的“M-Cube（M3）”传感器，并揭示了压力变化对癌细胞转移倾向的影响。研究结果于上月28日刊登在国际学术期刊《自然·纳米技术》上。

肿瘤在生长过程中会推挤周围组织，内部也会积累压力。尽管人们已知这种物理压力会影响癌细胞的行为，但一直难以直接测量活体肿瘤深处的压力变化。以往的光学传感器或显微镜难以长时间观察光线无法充分到达的组织内部。

利用磁共振成像测量肿瘤内部“看不见的压力”

研究团队开发的M-Cube传感器由海藻提取物制成的凝胶状海藻酸盐水凝胶，以及嵌入其中的微型磁性纳米颗粒构成。周围受到压力时，水凝胶会收缩，磁性纳米颗粒周围的水分子环境随之改变，进而使磁共振成像信号发生变化。

研究团队利用这一原理，成功测量了肿瘤内部1至15千帕（kPa）范围内的压力。尤其是，该传感器能够以小于毫米的空间尺度确认压力分布，因此也可以观察肿瘤内部哪些部位的压力较为集中。

研究团队利用模拟真实肿瘤特性的三维细胞培养体“肿瘤类器官”和动物模型，分析了癌细胞对压力变化的反应。

利用M-Cube传感器和MRI追踪活体肿瘤内部压力变化的研究结果。研究发现，癌细胞转移倾向较高和较低的区域承受着不同的压力应激，并揭示了压力变化影响癌细胞迁移能力和侵袭性的原理。研究团队供图

结果显示，压力缓慢上升时，癌细胞没有出现明显变化。相反，压力急剧上升时，细胞内部会产生强烈的氧化应激，与响应物理刺激的YAP/TAZ蛋白相关的基因活动也会增强。

与此同时，癌细胞之间的连接变得松散，促进了“上皮-间质转化”（EMT）过程，使癌细胞更容易向周围组织移动或侵入。上皮-间质转化是癌细胞脱离原有组织并扩散到其他部位这一转移过程中涉及的主要现象。

压力变化速度与压力大小同样重要

这项研究表明，作用于癌细胞的物理压力不仅大小重要，压力上升的速度也可能是改变癌细胞行为的重要因素。

研究还利用磁共振成像追踪了以往难以观察的肿瘤内部压力变化，并将物理刺激与癌细胞的生物学反应联系起来，具有重要意义。

研究团队合影。从左至右：IBS纳米医学研究组组长、通讯作者 Cheon Jinwoo；UCSF教授、通讯作者 Jeon Younguk；IBS纳米医学研究组博士后研究员、第一作者 An Minji。IBS供图。

不过，这项研究证实的是癌细胞迁移性和侵袭性增强等有利于转移的特性，并未开发出能够预测或诊断癌症在患者体内转移至其他器官的技术。未来还需进一步研究，确认人体癌组织中是否也会出现相同现象。

研究团队期待，M-Cube传感器不仅可用于癌症研究，还能帮助揭示组织再生、炎症和纤维化等多种生命现象中物理压力所发挥的作用。

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基础科学研究院纳米医学研究团团长 Cheon Jinwoo 表示：“这项研究利用磁共振成像追踪了活体肿瘤中‘看不见的力量’，并揭示了作用于癌细胞的压力应激变化与转移倾向密切相关。我们期待，未来M-Cube传感器不仅能用于研究癌症转移，还能帮助阐明物理力量在组织再生、炎症、纤维化等多种生命现象中发挥的作用。”

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本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。