NSR：郑美玲团队通过仿生TACS-3微结构，揭示肿瘤细胞聚集体“润湿”入侵的物理机制

肿瘤侵袭前沿的细胞外基质胶原纤维可重组为肿瘤相关胶原特征-3（TACS-3），形成指导转移性迁移的标志性拓扑结构。目前尚不清楚TACS-3样结构如何调控肿瘤细胞聚集体的集体侵袭和润湿动力学。

2026年9月12日，中国科学院理化技术研究所郑美玲团队在National Science Review在线发表题为“Cell aggregates’ wetting of tumor invasion illustrated by bionic TACS-3 microstructures”的研究论文。该研究提出了一种“病理特征驱动”的策略，设计仿生TACS-3微结构，并利用飞秒激光无掩模投影光刻（Fs-MPL）技术高效制备了大面积、高保真微结构。

研究发现，模拟TACS-3可变间距放射状路径的Livistona chinensis（LC）结构促进细胞聚集体快速多向“放射状润湿”，而模拟平行线（P）结构则限制为单向“轨道式润湿”。结合软物质润湿理论和细胞力学能量平衡模型，研究揭示了拓扑结构通过黏附能和有效铺展系数调控集体润湿的物理机制，为理解拓扑引导的肿瘤侵袭建立了新的仿生框架。

肿瘤侵袭和转移是癌症治疗失败的主要原因，涉及肿瘤细胞从原发部位脱离、润湿并穿越周围三维（3D）细胞外基质（ECM）的过程。在这一复杂过程中，细胞不仅感知生化信号梯度，还感知微环境中的物理拓扑线索。肿瘤相关胶原特征（TACS）代表了肿瘤进展过程中ECM胶原重塑的不同模式。

与TACS-1（以局部密集但排列弱的胶原沉积为特征）和TACS-2（以围绕肿瘤边界的伸直胶原纤维为特征）相比，TACS-3表现出高度定向的胶原结构，纤维垂直于肿瘤边界排列，并组织成间距不等的平行线或径向放射路径。许多临床研究已证明，TACS-3被广泛视为肿瘤侵袭的病理标志和独立预后指标。其形成由肿瘤细胞与基质细胞之间的双向反馈驱动，其中机械诱导的应力重塑促进胶原纤维重组、伸直和排列。然而，它是否主动作为物理引导线索驱动肿瘤侵袭仍有待实验直接验证。

仿生TACS-3微结构的设计和Fs-MPL制备（图源自National Science Review ）

在此，研究人员提出一种病理特征驱动的策略，开发了结合蒲葵（Livistona chinensis，LC）结构和平行线（P）结构的仿生TACS-3微结构，用于系统性研究肿瘤润湿机制。通过飞秒激光无掩模投影光刻高效制备了大面积、高保真微结构。

实验结果表明，LC结构促进快速多向径向润湿，而P结构施加受限的单轴轨道式润湿。软物质润湿理论进一步表明，几何引导通过黏附能和有效铺展系数调控集体润湿。定量和细胞分析验证了差异性细胞骨架极化和纽蛋白（vinculin）激活所诱导的不同行为。该研究建立了一种新的仿生方案，用于阐明拓扑引导的肿瘤侵袭。

参考消息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag593