背景:转移是头颈部鳞癌(Head and Neck Squamous Cell Carcinoma,HNSCC)死亡率居高不下的重要原因,构建高度模拟体内HNSCC转移特征的细胞模型对阐明HNSCC转移机制具有重要意义。HNSCC微环境中硫酸软骨素(Chondroitin Sulfate,CS)的表达显著区别于正常组织,硫酸软骨素蛋白多糖4(Chondroitin Sulfate Proteoglycan,CSPG4)的表达显著增加,并与HNSCC转移及预后不良密切相关,但其分子机制尚不清晰。前期工作中我们发现含有CS的三维复合支架能够增强HNSCC细胞的转移能力,并且促进细胞高表达CSPG4,与体内HNSCC细胞相类似,提示HNSCC组织中异常表达的CS参与调控了肿瘤细胞转移。目的:依据体内HNSCC微环境中CS的变化特点,构建CS调控的新型三维转移模型,系统研究CS含量对HNSCC转移特性的作用规律;优化获得与体内HNSCC转移特征近似的三维细胞模型,在此基础上初步阐明异常表达的CS调控转移的分子机制。方法:(1)制备不同CS质量比的海藻酸钙-硫酸软骨素复合凝胶微球(Alginate Calcium-Chondroitin Sulfate Composite Gel Microspheres,ALG-CS),考察CS质量比对微球形貌、粒径、稳定性及强度等物理特性以及生物相容性的影响,确定较优的CS质量比范围。(2)通过检测活化的基质金属蛋白酶(Matrix Metalloproteinases,MMPs)的表达考察CS质量比对人HNSCC细胞系(SAS细胞)转移能力的影响。(3)通过检测转移相关通路蛋白表达情况考察CS质量比对SAS细胞转移能力影响,明确相关分子机制。结果:(1)CS质量比在0-20%时,ALG-CS球形度好、粒径均一、稳定性及强度高,满足作为细胞支架的要求,是较优的微球制备条件。(2)SAS细胞在ALG-CS细胞中保持良好活性,并能够增殖。(3)与平面细胞相比,ALG-CS中三维生长的SAS细胞高表达活化的MMP2、MMP9,并随着CS质量比增高,SAS细胞MMP2和MMP9的活性增高,但各组间无统计学差异。(4)通过检测与转移相关的多个信号通路的蛋白表达情况,发现随着CS质量比的增高,ERK1/2信号通路激活程度增加,但各组间无显著性差异。而PI3K/AKT通路相关信号分子表达则无差异。(5)随着CS质量比的增高,细胞程序性死亡配体1(Programmed Cell Death Ligand-1,PD-L1)的表达增高,各组间无显著性差异。结论:本研究通过考察含有不同CS质量比的ALG-CS凝胶微球的物理性质及生物相容性,确定CS的最高质量比为20%,在该体系中,随着CS质量比的增高,HNSCC细胞表达活化MMPs的水平增高,提示细胞转移能力增强,且ERK1/2信号通路可能参与调控了这一过程。此外,CS质量比的提高能够刺激细胞高表达PD-L1,为HNSCC的免疫治疗提供了新的思路。本研究所构建的新型转移模型能够体现HNSCC微环境中CS精细变化对HNSCC细胞转移的调控作用,为HNSCC转移研究提供新思路与新技术。