用细胞物理方法在三维肿瘤微球体系中研究癌症的形成和侵袭机理及抗癌药物的作用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11874415
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2013.软凝聚态与生物物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Cancer is now the most important threat to the health of human beings, of which the dangers are not only the mad growth, but also the invasion and metastasis to other sites, resulting in high fatality rate. Although we have obtained a large number of biological and medical knowledge through the long-term research, and have invented anti-cancer drugs, the death rate of cancer is still not reduced. The key lies in the lack of understanding of cancer. Recently, physicists began to study cancer and analyzed the behavior of cancer cells from the physical point of view. They have found many laws of cancer that are universal, quantitative, and accurate, which greatly deepens our understanding of cancer. In this project, based on our previous cellular physics research, we will use 3D tumorsphere in vitro to study the physical characteristics of the cells in both stages of tumor formation and invasion. The physical characteristics includes intracellular diffusion, active transport, cell hardness, volume, surface area, migration speed, etc. By comparing benign and malignant tumorsphere, we can not only explore the key physical features of cancer, but also understand the mechanisms of cancer occurrence and metastasis. We will also study the effect of anticancer drugs on the physical characteristics of cells in tumor formation and invasion, to analyze the mechanism of drug action and measure the anticancer effect of drugs. This study will help us to explore the nature of cancer, and search for more effective cancer diagnosis and drug treatment options.
癌症即恶性肿瘤,当今人类生命健康的最主要威胁,其危害不仅在于癌症的疯狂生长,而且能侵袭转移到其他部位,造成高致死率。尽管人类通过长期研究掌握了大量生物和医学知识,发明了抗癌药物,癌症死亡率并没能降低,其关键在于缺乏对癌症的理解。最近,物理学者开始研究癌症,在物理角度分析癌细胞的行为,发现很多具有普适性、定量性和精确性的规律,极大加深了人们对癌症的认识。本项目将在我们细胞物理研究的基础上,通过体外构建三维肿瘤细胞微球,研究肿瘤形成和侵袭两阶段的细胞物理特征,包括细胞内扩散、主动运输、细胞的硬度、体积、表面积、迁移速度等,并通过比较良性和恶性肿瘤微球,不仅可寻找刻画癌症的关键物理特征,还可帮助我们理解癌症发生和转移的机理。我们还将研究抗癌药物对肿瘤形成和侵袭中细胞物理特征的影响,以分析药物的作用机理,衡量药物的抗癌效果。本项究将有助于探究癌症的本质,寻求更为有效的癌症诊断和药物治疗方案。

结项摘要

肿瘤作为当今威胁人类生命健康的最常见疾病之一,其危害性不仅是肿瘤细胞的生长和扩张,更严重的是肿瘤的侵袭转移。尽管生物学领域已经对肿瘤开展了长期的研究,但是对于肿瘤的物理特征、动力学及调控规律仍不清楚。本项目在生物大分子、细胞、以及细胞外微环境不同层次,开展了肿瘤的生物物理研究,项目达成了预定目标,取得了一系列重要进展,共发表了15篇论文,包括PNAS,Nature Communications, JACS等。我们通过建立三维肿瘤细胞微球实验体系,发展细胞内三维单分子荧光跟踪实验技术,构建了较为完整的实验技术平台和可靠的实验方案。在此基础上,我们研究了肿瘤细胞的多种物理特征及调控机制,包括发现了肿瘤细胞在上皮间质转化过程中的整合素扩散增强和极性分布,研究了肿瘤细胞内的三维输运特性,测定了肿瘤细胞外侧基底膜的物理特征及其对肿瘤侵袭的约束作用等。我们还研究在单分子水平上定量解析了染色质核小体结构组装和受到新型抗癌药CBL0137调控的分子机制。这些研究不仅有助于探究肿瘤的生长和侵袭机制,为临床医学研究提供基础理论支撑,而且恶行肿瘤的物理特征也可作为恶化检查标志,为肿瘤的早期发现与治疗提供新的线索。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
H2B ubiquitination recruits FACT to maintain a stable altered nucleosome state for transcriptional activation
H2B 泛素化招募 FACT 来维持转录激活的稳定改变的核小体状态
  • DOI:
    10.1038/s41467-023-36467-3
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Anfeng Luo;Jingwei Kong;Jun Chen;Xue Xiao;Jie Lan;Xiaorong Li;Cuifang Liu;Peng-Ye Wang;Guohong Li;Wei Li;Ping Chen
  • 通讯作者:
    Ping Chen
Histone H2A Ubiquitination Reinforces Mechanical Stability and Asymmetry at Single-nucleosome Level
组蛋白 H2A 泛素化增强单核小体水平的机械稳定性和不对称性
  • DOI:
    10.1021/jacs.9b12448
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of the American Chemical Society
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Xue Xiao;Cuifang Liu;Yingxin Pei;Yi-Zhou Wang;Jingwei Kong;Ke Lu;Lu Ma;Shuo-Xing Dou;Peng-Ye Wang;Guohong Li;Ping Chen;Wei Li
  • 通讯作者:
    Wei Li
H2A mono-ubiquitination differentiates FACT’s functions in nucleosome assembly and disassembly
H2A 单泛素化区分 FACT™ 在核小体组装和拆卸中的功能
  • DOI:
    10.1093/nar/gkab1271
  • 发表时间:
    2022-01-25
  • 期刊:
    Nucleic Acids Research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Wang YZ;Liu C;Zhao J;Yu J;Luo A;Xiao X;Dou SX;Ma L;Wang PY;Li M;Li G;Yan J;Chen P;Li W
  • 通讯作者:
    Li W
Nonlinear elasticity of biological basement membrane revealed by rapid inflation and deflation
快速膨胀和紧缩揭示生物基底膜的非线性弹性
  • DOI:
    10.1073/pnas.2022422118
  • 发表时间:
    2021-03-16
  • 期刊:
    Proceedings of the National Academy of Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li H;Zheng Y;Han YL;Cai S;Guo M
  • 通讯作者:
    Guo M
Diffusion Behaviors of Integrins in Single Cells Altered by Epithelial to Mesenchymal Transition (Small 5/2022)
上皮向间质转化改变单细胞中整合素的扩散行为(小 5/2022)
  • DOI:
    10.1002/smll.202270023
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Small
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Jing‐Wen Yuan;Yu‐Ning Zhang;Yu‐Ru Liu;Wei Li;Shuo‐Xing Dou;Yan Wei;Peng‐Ye Wang;Hui Li
  • 通讯作者:
    Hui Li

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  • 通讯作者:
    王鹏业
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    潘秉毅;张凌云;窦硕星;王鹏业
  • 通讯作者:
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单分子荧光共振能量转移数据处理的优化算法
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    吕锡明;李辉;尤菁;李伟;王鹏业;李明;奚绪光
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  • 作者:
    叶茂;王鹏业;戴建华;张洪钧
  • 通讯作者:
    张洪钧

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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