Adv Sci丨郭軍團隊揭示滲透壓不均衡驅動乳腺癌細胞趨電定向遷移

近日，南京中醫藥大學醫學院郭軍教授團隊在Advanced Science上在線發表了題目為Osmotic Tension Asymmetry Drives Electrotactic Migration via PDLIM7-Polarized Microfilament Coordination in Breast Cancer Cells的研究論文。 腫瘤細胞的定向遷移是癌癥轉移的核心 環節 ， 細胞滲透壓是誘導 細胞遷移 的 重要 驅動力 。傳統滲透壓理論基于理想半透膜模型，認為細胞內外處于等滲穩態。然而，郭軍教授團隊 依據新 創建 的生物滲透壓理論【1】，指出活細胞質膜是具有選擇通透性的動態屏障，水滲透作用受電壓依賴離子通道的選擇性通透調控；胞內游離蛋白顆粒通過吸附陽離子能調節細胞膜電位，且與鈣離子協同控制了膜電位的去極化與超極化轉換，參與了離子通道活性及滲透張力的調節。 因而， 細胞 滲透壓是 一種力電耦合的主動過程。這一 " 生物滲透壓 " 新理論 系統性 修正了 傳統滲透理論 在生命體系中的適用性，為理解細胞滲透調控 腫瘤侵襲轉移 提供了新視角。

該 團隊 采用電場刺激，誘導了 乳腺癌細胞定向遷移 活動 。 研究發現 ： 電場 正極能刺激 乳腺癌細胞前緣 骨架聚合 發生去極化，特異性激活氯離子通道 TMEM16A ，促進氯離子內流，形成局部高滲，導致前緣膨脹；而 負極能誘導 細胞后緣 骨架解聚 發生超極化，選擇性激活小電導鈣激活鉀通道（ SK ），促使鉀離子外排，形成局部低滲，導致后緣收縮。 因而， 電場 通過 誘導細胞膜電位 的差異分布 ， 調控了細胞 前 緣高滲膨脹 后 緣 低滲 萎縮 ， 力電協同 驅動 了腫瘤 細胞定向遷移。

此外，腫瘤細胞 的 高滲和低滲 變化，均能 招募蛋白激酶 A （ PKA ）， 通過 磷 酸化 PDLIM7 的第 190 位絲氨酸，增強其與 F- 肌動蛋白的結合能力 。 從而在細胞前后緣形成高度極化的微絲張力網絡 ， 并 與 細胞 滲透 壓形 成 矢量 的 力學作用，驅動腫瘤遷移 。

基于上述研究發現， 該 研究團隊 提出 了 “ 力 - 電協同 ” 調控 腫瘤 細胞定向遷移的 新 機制 。首次將 細胞 電信號、滲透力學作用與細胞骨架機械響應三大系統有機整合，揭示了非均衡力電耦合機制調控 腫瘤 細胞形變與 定向 遷移的新規律，為腫瘤轉移防治提 出 新的 研究方向 。

細胞 滲透 作用 廣泛參與 人體內 多 種 生理與病理過程，包括等滲輸液治療、腎臟透析、血液成分相關疾病、組織水腫以及尿液濃縮機制等。 “ 生物滲透壓新理論 ” 的建立與驗證，不僅在學術層面實現了概念創新，更深層次地促進了對生命活動本質的理解，對臨床醫學 的教學與 實踐具有重要的指導價值。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202515246

制版人：十一

參考文獻

1. Wang YF, Zheng ZH, Guo J. Protein nanoparticles control bio-osmotic pressure via electromechanical collaboration.BiophysRev. 2025 Nov 8; doi : 10.1007/s12551-025-01380-0. https://link.springer.com/article/10.1007/s12551-025-01380-0

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