基于数字体积相关与有限元法的侵袭性癌细胞胞内力学场量化研究

　　本综述提出了一种整合共聚焦显微镜、数字体积相关（DVC）和有限元法（FEM）的创新方法，首次实现了对侵袭性癌细胞（如胶质母细胞瘤）胞内全场位移、应力与力学分布的量化与可视化，为研究细胞迁移和侵袭的机械生物学机制提供了新范式。

　　

Highlight

细胞培养与基质制备

本研究使用人胶质母细胞瘤细胞系LN229。细胞在DMEM（杜尔贝科改良 Eagle 培养基）中培养，培养基添加了10%胎牛血清和1%抗生素（青霉素和链霉亲和素），置于水饱和培养箱（37°C，5% CO₂）中。

插入式荧光明胶降解实验与共聚焦显微镜观察invadopodia

为评估细胞形成invadoporia及降解基质的能力，将细胞以10⁴个细胞/mL的密度铺在覆有0.2%荧光Oregon Green? 488标记明胶（FG-明胶；Molecular Probes，美国）的插入件上。

Invadopodia的形成

人胶质母细胞瘤LN229细胞具有形成invadopodia的能力，这是其侵袭过程所必需的（图1）。这些富含肌动蛋白纤维的膜性invadopodia能够降解明胶并在细胞腹侧面延伸。图1展示了通过免疫荧光染色肌动蛋白纤维后invadopodia的三维重建示例。

值得注意的是，虽然图1中的共聚焦显微镜图像特指invadopodia……

讨论

本研究提出了一种测量细胞内部位移场并计算应力与力分布的新方法。通过将共聚焦显微镜与体积图像相关技术及有限元分析相结合，与传统技术相比，该方法能更全面地揭示细胞内部的力学环境。与粒子追踪（PT）或牵引力显微镜（TFM）主要提供局部或边缘特异性数据不同，我们的方法能够实现更细致的分析……

结论

细胞动力学是一个受多种胞内和微环境因素影响的复杂过程。细胞生物力学可为细胞迁移和侵袭的机制提供见解，尤其在癌症等病理学中。本研究开发了一种通过整合共聚焦显微镜、数字体积相关（DVC）和有限元法（FEM）来量化和可视化细胞内全场力学分布的新方法。该方法已应用于……