基于扫描离子电导显微镜的乳腺癌细胞膜表面电荷监测及其迁移抑制机制研究

乳腺癌是全球女性中发病率较高的恶性肿瘤，起源于乳腺上皮细胞的恶性转化。肿瘤细胞在恶性转化过程中除表现出形态学变化、代谢重编程（如糖酵解增强）及侵袭能力异常外，其细胞膜的电生理特性亦发生显著改变。细胞表面电荷作为重要的电生理指标，通过调节膜蛋白功能、信号通路及细胞间相互作用，影响肿瘤细胞的增殖、迁移及抗凋亡能力，但这一方面常被忽视。扫描离子电导显微镜（Scanning Ion Conductance Microscopy，SICM）具备非接触扫描、高空间分辨率及较快扫描速度等优势，能够在纳米尺度下精确探测活细胞的表面形态及电荷分布，是解析细胞膜理化性质及其功能调控的强有力工具。

本研究系统揭示了聚醚类离子载体抗生素马度米星铵（Maduramicin，MAD）通过调控细胞膜表面电荷分布抑制三阴性乳腺癌细胞迁移的分子机制。研究表明，MAD能够显著抑制三阴性乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力。

图1. MAD处理后MDA-MB-231细胞膜形态的比较分析

通过SICM高分辨率成像，团队观察到MAD处理后的细胞表面形态发生明显改变：细胞面积缩小、膜结构收缩、边界平滑化，同时细胞表面电荷分布也呈现显著变化。进一步研究发现，这种变化与钙离子通道活性的调控密切相关，揭示了细胞电生理特性与肿瘤细胞行为之间的内在联系。该研究首次在纳米尺度上解析了药物对癌细胞膜形态和电荷分布的双重调控机制，为开发靶向细胞膜电特性的新型抗肿瘤药物提供了重要理论依据。

图2. MAD处理的细胞表面结构和表面电荷的改变

论文第一作者为南京农业大学动物医学院博士生宋昕昊与南京医科大学生物医学工程与信息学院电磁生物环境与医学先进诊疗技术实验室博士生宋瑶，通讯中作者为南京农业大学郭大伟教授、南京大学顾宁教授和南京医科大学陈峰副教授。

  原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S174801322500146X