Nature子刊最新研究揭示：腫瘤細胞的：軟硬程度：竟能預測治療效果？

多形性膠質母細胞瘤（GBM）

多形性膠質母細胞瘤（GBM）作為成人最兇險、侵襲性最強的原發性腦腫瘤，中位生存期僅 15 個月，傳統手術、放化療效果有限，核心難題在于高度異質性與治療抵抗。

2025 年 6 月，國際權威期刊《Scientific Reports》發表一項重磅研究 —— 美國愛荷華州立大學與克瑞頓大學團隊，首次用原子力顯微鏡（AFM）+ 電細胞基質阻抗傳感（ECIS） 雙技術，精準解碼兩種經典 GBM 細胞系（T98G、U87 MG）的納米力學、黏彈性與遷移行為，直接關聯細胞 “軟硬、糙滑、黏彈” 特性與腫瘤侵襲、耐藥差異，為膠質母細胞瘤精準診療提供全新力學標志物思路。

01 實驗方法

本研究主要使用體外細胞培養 + 多模態表征，實驗方法如下：

1 細胞培養：選用膠質母細胞瘤常用細胞系T98G、U87 MG，常規培養基培養、傳代，保證細胞狀態一致后開展實驗。

2 細胞骨架熒光染色：用鬼筆環肽標記 F-actin，DAPI 染核，熒光顯微鏡觀察并定量分析細胞骨架分布與熒光強度。

3 原子力顯微鏡（AFM）檢測：在活細胞狀態下，用AFM探針輕壓細胞表面，定量獲得：細胞膜表面粗糙度、細胞剛度（楊氏模量）、細胞變形能力、黏彈性參數（黏度、弛豫時間）。

4 電細胞基質阻抗傳感（ECIS）：實時、無標記監測細胞黏附、鋪展、遷移與匯合過程，連續記錄7天動力學曲線。

02 實驗結果

1 細胞培養：選用膠質母細胞瘤常用細胞系T98G、U87 MG，常規培養基培養、傳代，保證細胞狀態一致后開展實驗。熒光染色（鬼筆環肽標記 F-actin）清晰顯示兩種細胞骨架的天壤之別：T98G細胞肌動蛋白（F-actin）網絡更密、更厚、應力纖維發達。U87 MG肌動蛋白彌散、稀疏、結構松散。熒光強度差異極顯著（P<0.00005），直接奠定兩者力學基礎。

2 表面形貌：T98G 更 “糙”，U87 MG 更 “滑”。AFM 成像直觀呈現細胞膜表面差異，并定量檢測均方根粗糙度（RMS）：

T98G：20.47±7.04 nm（更粗糙），U87 MG：13.71±5.00 nm（更平滑）。

更粗糙的表面，讓 T98G 與細胞外基質黏附更強，利于長期侵襲擴散。

3 剛度 & 變形：一個 “硬邦邦”，一個 “軟易變”，AFM 力學 mapping 直觀展示細胞剛度（楊氏模量）與變形分布：

楊氏模量（剛度）：T98G：33.47±1.67 kPa（更硬），U87 MG：24.62±2.05 kPa（更軟）

變形能力：T98G：平均變形119.58 nm（不易壓彎），U87 MG：平均變形179.89 nm（極易變形），P<0.00005，差異極其顯著。

小結：T98G細胞：楊氏模量更高 → 細胞更硬，變形更小，U87 MG細胞：楊氏模量更低 → 細胞更軟，更容易變形。


4 遷移比較（兩種模式對應臨床腫瘤不同侵襲階段。）：用 ECIS 實時監測 7 天細胞遷移，并通過相差顯微鏡觀察細胞形態：

U87 MG：前期極速遷移，快速聚集成球，適合早期快速擴散；T98G：長期持續遷移，穩步鋪展至匯合，侵襲更持久。

結論：通過納米力學表征，T98G細胞比U87 MG細胞更致密、更粗糙、更剛性、更難變形且粘度更高。指明膠質母細胞瘤的惡性行為，不只由基因決定，細胞物理特性同樣關鍵。


03 臨床意義

1 可通過 AFM 快速評估 GBM 力學表型，指導個體化放化療與免疫治療；

2 為開發 “靶向調控細胞剛度” 的新型抗腫瘤策略提供依據；

3 推動 GBM 從 “基因分型” 向 “力學 + 基因聯合分型” 發展。

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