Adv Sci丨郭军团队揭示渗透压不均衡驱动乳腺癌细胞趋电定向迁移

近日，南京中医药大学医学院郭军教授团队在Advanced Science上在线发表了题目为Osmotic Tension Asymmetry Drives Electrotactic Migration via PDLIM7-Polarized Microfilament Coordination in Breast Cancer Cells的研究论文。 肿瘤细胞的定向迁移是癌症转移的核心 环节 ， 细胞渗透压是诱导 细胞迁移 的 重要 驱动力 。传统渗透压理论基于理想半透膜模型，认为细胞内外处于等渗稳态。然而，郭军教授团队 依据新 创建 的生物渗透压理论【1】，指出活细胞质膜是具有选择通透性的动态屏障，水渗透作用受电压依赖离子通道的选择性通透调控；胞内游离蛋白颗粒通过吸附阳离子能调节细胞膜电位，且与钙离子协同控制了膜电位的去极化与超极化转换，参与了离子通道活性及渗透张力的调节。 因而， 细胞 渗透压是 一种力电耦合的主动过程。这一 " 生物渗透压 " 新理论 系统性 修正了 传统渗透理论 在生命体系中的适用性，为理解细胞渗透调控 肿瘤侵袭转移 提供了新视角。

该 团队 采用电场刺激，诱导了 乳腺癌细胞定向迁移 活动 。 研究发现 ： 电场 正极能刺激 乳腺癌细胞前缘 骨架聚合 发生去极化，特异性激活氯离子通道 TMEM16A ，促进氯离子内流，形成局部高渗，导致前缘膨胀；而 负极能诱导 细胞后缘 骨架解聚 发生超极化，选择性激活小电导钙激活钾通道（ SK ），促使钾离子外排，形成局部低渗，导致后缘收缩。 因而， 电场 通过 诱导细胞膜电位 的差异分布 ， 调控了细胞 前 缘高渗膨胀 后 缘 低渗 萎缩 ， 力电协同 驱动 了肿瘤 细胞定向迁移。

此外，肿瘤细胞 的 高渗和低渗 变化，均能 招募蛋白激酶 A （ PKA ）， 通过 磷 酸化 PDLIM7 的第 190 位丝氨酸，增强其与 F- 肌动蛋白的结合能力 。 从而在细胞前后缘形成高度极化的微丝张力网络 ， 并 与 细胞 渗透 压形 成 矢量 的 力学作用，驱动肿瘤迁移 。

基于上述研究发现， 该 研究团队 提出 了 “ 力 - 电协同 ” 调控 肿瘤 细胞定向迁移的 新 机制 。首次将 细胞 电信号、渗透力学作用与细胞骨架机械响应三大系统有机整合，揭示了非均衡力电耦合机制调控 肿瘤 细胞形变与 定向 迁移的新规律，为肿瘤转移防治提 出 新的 研究方向 。

细胞 渗透 作用 广泛参与 人体内 多 种 生理与病理过程，包括等渗输液治疗、肾脏透析、血液成分相关疾病、组织水肿以及尿液浓缩机制等。 “ 生物渗透压新理论 ” 的建立与验证，不仅在学术层面实现了概念创新，更深层次地促进了对生命活动本质的理解，对临床医学 的教学与 实践具有重要的指导价值。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202515246

制版人：十一

参考文献

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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