Korrelation zwischen biologischen und mechanischen Eigenschaften der extrazellulären Matrix aus kolorektalen Peritonealmetastasen in menschlichen Geweben

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 12175 (2023) Diesen Artikel zitieren

Peritoneale Metastasen (PM) sind häufige Verbreitungswege für Darmkrebs (CRC) und bleiben eine tödliche Erkrankung mit schlechter Prognose. Die Eigenschaften der extrazellulären Matrix (ECM) sind wichtig für die Krebsentstehung; Die Untersuchung ihrer Veränderungen ist für das Verständnis der CRC-PM-Entwicklung von entscheidender Bedeutung. Wir untersuchten die elastischen Eigenschaften von ECMs, die aus menschlichen Proben normaler und neoplastischer PM gewonnen wurden, mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM); Die Ergebnisse wurden mit den klinischen Patientendaten und der Expression von ECM-Komponenten im Zusammenhang mit der Metastasenausbreitung korreliert. Wir zeigen, dass das Fortschreiten der PM mit einer Versteifung der ECM, einer erhöhten Aktivität der krebsassoziierten Fibroblasten (CAF) und einer erhöhten Ablagerung und Vernetzung in neoplastischen Matrizen einhergeht; Andererseits finden sich in denselben Größenordnungen auch weichere Regionen in neoplastischen ECMs. Unsere Ergebnisse stützen die Hypothese, dass lokale Veränderungen in der normalen ECM den Boden für das Wachstum und die Ausbreitung eindringender metastatischer Zellen vom Tumor aus schaffen können. Wir haben Korrelationen zwischen den mechanischen Eigenschaften (relative Versteifung zwischen normaler und neoplastischer ECM) der ECM und den klinischen Daten der Patienten wie Alter, Geschlecht, Vorhandensein proteinaktivierender Mutationen in BRAF- und KRAS-Genen und Tumorgrad gefunden. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die mechanische Phänotypisierung von PM-ECM das Potenzial hat, die Tumorentwicklung vorherzusagen.

Etwa jeder vierte Patient mit Darmkrebs (CRC) ist von Peritonealmetastasen (PM) betroffen1. Die PM-Entwicklung ist durch mehrere Schritte gekennzeichnet, in denen sich Krebszellen vom Primärtumor in die Bauchhöhle ausbreiten2, durch einen Prozess, der auch als peritoneale Metastasenkaskade2,3 bekannt ist. Um das Peritoneum zu besiedeln, müssen die neoplastischen Zellen in der Lage sein, die extrazelluläre Matrix (ECM) zu infiltrieren, beginnend mit der Ablösung vom Primärtumor, sich an submesotheliales Bindegewebe zu heften und eine günstige Reaktion des Wirts zu erhalten2.

Die ECM ist ein wesentliches, azelluläres Element der Gewebemikroumgebung, das bei mehreren Prozessen der Gewebehomöostase eine entscheidende Rolle spielt4. Das ECM bestimmt die dreidimensionale (3D) Struktur des Gewebes und bietet mechanische und biochemische Unterstützung, wobei es eine wichtige Rolle bei der Zell-Zell- und Zell-Matrix-Kommunikation sowie der Zellmigration spielt 4,5. Darüber hinaus wurde in den letzten Jahrzehnten die entscheidende Rolle der ECM bei der Krebsprogression klar nachgewiesen6,7,8,9,10,11.

Die extrazelluläre Mikroumgebung besteht aus Wasser, verschiedenen Faserproteinen (z. B. Kollagenen, Elastinen, Lamininen, Fibronektinen), Proteoglykanen, Glykoproteinen und Polysacchariden; Die ECM des spezifischen Gewebes weist eine einzigartige Zusammensetzung und Topologie auf, die zur Entwicklung der biochemischen und mechanischen Eigenschaften jedes Organs und Gewebes führt1,4,5.

Die ECM kann als dynamisches Element des Gewebes betrachtet werden, da sie durch kovalente und nichtkovalente Modifikationen verschiedene Veränderungen in ihrer Zusammensetzung und Neuanordnungen ihrer eigenen Komponenten erfährt, die mit der Zellaktivität bei der Gewebeentwicklung und auch mit schweren Krankheiten und Erkrankungen verbunden sind Krebsfortschritt5,12.

Sowohl mechanische als auch biochemische Veränderungen in der ECM werden durch Wachstumsfaktoren, Hormone, Zytokine und Metalloproteinase (MMP)6 reguliert. Die elastischen Eigenschaften der ECM spielen zusammen mit der Aktivität spezifischer biochemischer Faktoren eine Schlüsselrolle bei der Gewebehomöostase, dem Zellschicksal, der Zelladhäsion, der Migration, dem Fortschreiten des Zellzyklus, der Differenzierung und der Aktin-bedingten Reorganisation und Kontraktilität des Zytoskeletts6,12,13,14. Die Matrix ist eine multiskalige biomechanische Einheit, die komplexe mechanische Eigenschaften wie Viskoelastizität, mechanische Plastizität und nichtlineare Elastizität aufweist8,15. Viskoelastische und auch biochemische Eigenschaften von ECM werden hauptsächlich durch Kollagene und deren Vernetzungsgrad bestimmt8,15. AFM-Studien von ECMs bestätigten die viskoelastischen Eigenschaften dieser Gewebeverbindung16,17. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass Zellen eher die viskoelastischen als die statischen mechanischen Eigenschaften von ECMs wahrnehmen und darauf reagieren15.

Während des Fortschreitens des Krebses erfährt die ECM viele strukturelle und biochemische Veränderungen, wie z. B. eine Zunahme der Kollagenablagerung, Faservernetzung und auch Veränderungen in der Genexpression4,5,6,12,13,14. Tatsächlich kann die Versteifung der ECM in prämalignen und bösartigen Geweben beobachtet werden6,12, ist mit hoher Malignität/Aggressivität und einer schlechteren Prognose verbunden7,13,14,18 und führt bei den meisten Tumoren zu einer erhöhten Behandlungsresistenz6.

Krebsassoziierte Fibroblasten (CAFs) können aus verschiedenen Zelltypen stammen, einschließlich residenter Fibroblasten und Mesothelzellen, die einen Mesothel-zu-Mesenchym-Übergang (MMT)1,19 durchlaufen und für das Fortschreiten der metastatischen Erkrankung von entscheidender Bedeutung sind. CAFs überwachen die Produktion von ECM-Proteinen wie Kollagen, Fibronektin und mehreren anderen sowie von Proteasen und anderen Enzymen, die an der posttranskriptionellen Modifikation von ECM-Proteinen beteiligt sind19,20,21. CAF-Aktivierung und Kollagenablagerung, die zu einem allgemeinen Anstieg des ECM-Elastizitätsmoduls (Versteifung) führen, gehören zu den Anzeichen für das Fortschreiten des Krebses. Daher könnte die Erkennung der ECM-Versteifung auf zellulärer Ebene es uns ermöglichen, die ersten Anzeichen einer Tumorentwicklung zu erkennen und das Fortschreiten des Krebses von Anfang an zu überwachen. Darüber hinaus könnte ein besseres Verständnis des ECM-Versteifungsprozesses und des damit verbundenen Zusammenspiels zwischen Zelle und ECM dazu beitragen, effizientere Therapiestrategien zur Vorbeugung oder Behandlung von Krebs zu entwickeln.

Die Rasterkraftmikroskopie (AFM) ist ein leistungsstarkes und vielseitiges Werkzeug zur Untersuchung biologischer Proben im Nano- und Mikromaßstab, einschließlich der quantitativen Untersuchung ihrer morphologischen und mechanischen Eigenschaften auf mehreren Längenskalen22,23,24,25,26,27,28, 29. Die mechanischen Eigenschaften von Zellen, ECMs und Geweben können durch AFM17,25,26,27,30,31,32,33,34,35 charakterisiert werden und könnten einen einzigartigen mechanischen Fingerabdruck des Fortschreitens von Krebs darstellen36.

Unsere Arbeit ging von der Hypothese aus, dass die AFM-Untersuchung der nanomechanischen Eigenschaften von Zellen, ECMs und Geweben, wenn sie durch die Analyse der Expression spezifischer ECM-Komponenten und mit klinischen Metadaten ergänzt wird, einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Mechanismen liefern kann, die dazu führen Entwicklung des Premierministers. Wir haben daher die Veränderungen der mechanischen Eigenschaften der peritonealen ECM bei Patienten mit CRC-PM untersucht. Insbesondere haben wir den Young-Elastizitätsmodul von ECM-Proben durch Eindruckmessungen mit AFM25 charakterisiert. Die Ergebnisse der nanomechanischen Analyse wurden mit dem Vorhandensein von CAF und der Kollagenorganisation in den ECM-Proben korreliert, um Informationen über die physikochemischen Unterschiede zwischen normalen und neoplastischen ECMs zu erhalten, und mit Patientenmetadaten, um zu versuchen, mechanische Marker im Zusammenhang mit einem bestimmten physiopathologischen Zustand zu identifizieren.

Die Heterogenität der untersuchten ECM-Proben lässt sich anhand der in Abb. 1A dargestellten Geigendiagramme erkennen. In mehreren Fällen erscheint die YM-Verteilung eindeutig multimodal. Es stellt sich heraus, dass der YM-Wert des Modus höchster Ordnung häufig dem YM-Wert eines führenden Modus in der Verteilung der neoplastischen Probe ähnelt (d. h. die Verteilung zeigt eine signifikante Überlappung) (siehe zum Beispiel Patienten 1,2,3). ,6,7,8).

YM-Verteilungen für die normalen (grün) und neoplastischen (rot) Zustände von peritonealen ECMs für die 14 in der Studie berücksichtigten Patienten. (A) Violindiagramme, die durch Zusammenfassen aller YM-Werte aller FCs erhalten wurden, die in allen Regionen von Interesse (ROIs) für eine bestimmte Bedingung erfasst wurden. Der Medianwert wird durch einen weißen Punkt dargestellt und schwarze dicke Linien stellen das obere und untere Quartil dar. (B) Diagramme, die die Verteilung der mittleren YM-Werte zeigen, die aus allen Kraftvolumina (FVs) gemessen wurden, die in verschiedenen ROIs für jede spezifische Bedingung gesammelt wurden (grüne und schwarze Punkte). Schwarze Balken stellen den Mittelwert der Medianwerte bzw. die entsprechende Standardabweichung des Mittelwerts dar (siehe Abschnitt „Statistik“). Das Sternchen gibt die statistische Signifikanz des Unterschieds an (p < 0,05).

Abbildung 1B zeigt die Verteilung der mittleren YM-Werte, die an verschiedenen Stellen der ECM-Proben für die getesteten Bedingungen und Patienten gemessen wurden. In einigen Fällen ist die Versteifung statistisch signifikant, in anderen nicht, obwohl häufig ein Anstieg des mittleren YM-Werts beobachtet wird. Eine statistisch signifikante Versteifung (d. h. Anstieg des YM-Werts vom normalen zum neoplastischen Zustand) der CRC-PM-abgeleiteten ECM wurde bei acht Patienten (4–6 und 9–13) beobachtet, die auch zu den ältesten gehörten: 82, 66 bzw. 71 Jahre für die Patienten 4–6 und 63, 67 für die Patienten 10–13. Der Versteifungsprozess war jedoch auch bei den Patienten 7, 8 und 9 vorhanden, die deutlich jünger sind (47, 43 und 45 Jahre alt) (Abb. 1B).

Sowohl für normales als auch für neoplastisches Gewebe ist die Verteilung der YM-Werte ziemlich breit. Innerhalb desselben Gewebes beobachteten wir eine sehr große Variabilität von Patient zu Patient. Beispielsweise beobachteten wir für das normale Gewebe einen Differenzfaktor von ~ 17 zwischen dem YM-Wert der Patienten 5 und 3; Für den neoplastischen Zustand beobachteten wir einen Differenzfaktor von ~ 8 zwischen dem YM-Wert der Patienten 8 und 5. Diese Ergebnisse unterstreichen unter anderem die Bedeutung der Identifizierung interner Referenzen innerhalb desselben Patienten; In unserem Fall wird dies durch die normale EZM dargestellt, die mehrere Zentimeter von der Krebsläsion entfernt gesammelt wurde.

Um die biologischen Ereignisse, die die mechanischen Eigenschaften der ECM aufrechterhalten, besser zu verstehen, haben wir sechs verschiedene Fälle (Patienten) ausgewählt und die CAF-Aktivität im Zusammenhang mit der Kollagenablagerung und -orientierung durch αSMA und Picrosirius-Rot-Färbung analysiert (Abb. 2 und 3). Es wurden Patienten ausgewählt, deren ECM unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweist (keine mechanischen Unterschiede, mäßige und signifikante Versteifung zwischen normalem und neoplastischem dECM).

Bilder von Gewebeproben der Patienten 2, 6, 8 und 12–14, zur Visualisierung von Zellkernen (DAPI-Färbung) und αSMA, Vergrößerung 10x; Die Länge des Maßstabsbalkens beträgt 50 µm.

Bilder von Gewebeproben der Patienten 2, 6, 8 und 12–14 zur Visualisierung von Kollagen und Kontrollfärbung (Picrosirius-Rot bzw. Hämatoxylin- und Eosin-Färbung – H&E-Färbung), Vergrößerung × 4; Die Länge des Maßstabsbalkens beträgt 100 µm.

Fünf der sechs Patienten zeigten eine geringe Expression von αSMA in Proben normaler Herkunft, obwohl Stromaregionen eine hohe Expression von lokalisiertem αSMA aufwiesen (Abb. 2). Interessanterweise beobachteten wir auch eine hohe Expression von αSMA um Blutgefäße (siehe Patienten 6, 8 und 13), ein Zeichen für den Prozess der Neoangiogenese, ein bekanntes Kennzeichen von Krebs und Metastasenausbreitung. Aus Neoplastik gewonnene Proben zeigten eine höhere Expression von αSMA bei den Patienten 2, 6, 8, 12; während bei den Patienten 13 und 14 keine deutlichen Unterschiede in der CAF-Aktivität beobachtet wurden. Patient 13 zeigte eine geringe Expression von αSMA sowohl in normalen als auch in neoplastischen Geweben, während Patient 14 eine hohe Expression von αSMA in beiden Geweben zeigte. Bei drei von sechs Patienten korrelierten deutliche Unterschiede in der αSMA-Expression (siehe Tabelle 1) mit der ECM-Versteifung, während Patient 14 keine Unterschiede in der αSMA aufwies und kein Unterschied im gemessenen YM der beiden Erkrankungen beobachtet wurde. Wie im Fall normaler Proben zu sehen ist, ist eine αSMA-Expression vorhanden, was darauf hindeutet, dass neoplastische Veränderungen der Umgebung bereits in einem periläsionalen Bereich auftreten (d. h. einem Bereich des Gewebes, der gesund ist, aber nahe an der Tumormasse liegt). . Bei den Patienten 2, 8 und 12 (normal) war die Steifheitsverteilung bimodal (Abb. 1A) und eine ähnliche Verteilung wurde für die αSMA-Expression beobachtet.

Anschließend bewerteten wir die Ausrichtung der Kollagenfasern durch Picrosirius-Rot-Färbung (Abb. 3). Die Ergebnisse zeigten, dass normale Proben eine höhere Ablagerung von Kollagenfasern in Stroma- und Blutgefäßbereichen aufwiesen (Abb. 3), während neoplastisch gewonnene Proben durch eine unregelmäßige und poröse Ausrichtung der Kollagenfasern mit einem wellenähnlichen Morphologiemuster gekennzeichnet waren (Abb . 3, siehe Patienten 2, 6, 8, 12–14). Insgesamt korrelierten die Kollagenergebnisse mit der αSMA-Expression (siehe Tabelle 1), was die aktive Rolle von CAF bei der Kollagenproduktion und -ablagerung während der Metastasenausbreitung zeigt (Abb. 2 und 3). Wiederum beobachteten wir, dass einige normal abgeleitete Proben ein neoplastisches Kollagenmuster aufwiesen, das ebenfalls mit der αSMA-Expression übereinstimmte, insbesondere bei Patient 14.

Um besser zu verstehen, wie mechanische Reaktionen und ECM-Modifikationen mit PM zusammenhängen, suchten wir nach Korrelationen zwischen den beobachteten biophysikalischen Eigenschaften und den klinischen Daten der Patienten.

Wir haben zunächst getestet, ob der Young-Modul der normalen EZM mit dem Alter der beteiligten Patienten korreliert, da über eine altersbedingte Versteifung sowohl auf zellulärer als auch auf EZM-/Gewebeebene berichtet wurde37,38,39,40,41. Die Ergebnisse sind in Abb. 4A dargestellt. Mit zunehmendem Alter der Patienten ist ein klarer Trend zur Abschwächung der normalen ECM zu beobachten (Patient 13 mit einem kolorektalen neuroendokrinen Karzinom, nicht in Abb. 4A enthalten, zeigte eine Abnahme im Einklang mit dem allgemeinen Trend).

(A) YM-Werte (mittlerer Medianwert ± Standardabweichung des Mittelwerts) gesunder ECMs der 13 von Adenokarzinom betroffenen Patienten im Vergleich zu ihrem Alter (Kreise und Kreuze repräsentieren Männer bzw. Frauen). (B) YM-Werte wie in (A) für Patienten, die sich keiner (−) und (+) Chemotherapie unterzogen haben. (C–H) Relative Versteifung der neoplastischen ECMs derselben Patienten im Vergleich zu: (C) chemotherapeutischer Behandlung; (D) das Alter der Patienten; (E) das Vorhandensein proteinaktivierender Mutationen in KRAS- und BRAF-Genen; (F) das Geschlecht der Patienten; (G) Histologie – MA muzinöses Adenokarzinom, AS Adenokarzinom des Sigma, A Adenokarzinom, Tumorgrad H.

Um zu untersuchen, ob die Erweichung auf die von den Patienten durchgeführten Behandlungen zurückzuführen sein könnte, überprüften wir den Zusammenhang mit der Chemotherapie (Abb. 4B), fanden jedoch trotz einer breiteren Verteilung keine signifikanten Hinweise auf deren Einfluss auf die elastischen Eigenschaften der ECM YM-Werte für Patienten, die mit Chemotherapie behandelt wurden. Um frühere behandlungsbedingte Verzerrungen zu vermeiden, haben wir die relative Versteifung neoplastischer im Vergleich zu normalen ECMs bei jedem einzelnen Patienten berechnet, da beide Gewebe den gleichen Behandlungen unterzogen wurden. Die relative Versteifung wurde als Differenz zwischen den YM-Werten der neoplastischen und der normalen ECM berechnet, normiert auf den YM-Wert der normalen ECM. Abbildung 4C bestätigt, dass die Chemotherapie nicht mit einer Versteifung der ECM korreliert.

Abbildung 4D zeigt, dass es mit zunehmendem Alter der Patienten einen Trend zu einer zunehmenden relativen Versteifung gibt. Beachten Sie, dass Patient 13 mit einem kolorektalen neuroendokrinen Karzinom den stärksten Anstieg der Steifheit aufwies (bis zu 1200 % und viermal größer als die zweithöchste relative Versteifung). Die bei Patient 13 im Vergleich zu den anderen Patienten beobachtete sehr starke Versteifung kann ein Zeichen für unterschiedliche mechanische Veränderungen zwischen den Tumortypen sein. Da neuroendokrine Tumoren jedoch äußerst selten sind, sind unsere Beobachtungen statistisch nicht signifikant und ein Vergleich mit der PM-Gruppe ist nicht möglich; Patient 13 wurde daher von der in Abb. 4 dargestellten Analyse ausgeschlossen.

Wir haben getestet, ob die Versteifung mit dem Vorhandensein von Mutationen in den KRAS- und BRAF-Genen zusammenhängt, die die entsprechenden Proteine konstitutiv aktivieren (Abb. 4E). Das Vorhandensein/Fehlen dieser Mutationen ist wichtig für die Diagnose (z. B. haben Tumore mit Mutationen im BRAF eine schlechtere Prognose) und für die Wahl der Art der Behandlung des Patienten, da für das Vorhandensein Medikamente mit selektiver Wirkung verfügbar sind /Fehlen spezifischer Mutationen. Diese Mutationen kommen bei metastasiertem Darmkrebs sehr häufig vor und werden routinemäßig für die Auswahl einer therapeutischen Behandlung getestet. Wir beobachteten einen Unterschied (wenn auch nicht signifikant) zwischen der relativen Versteifung von ECMs, die proteinaktivierende KRAS- und BRAF-Mutationen tragen, der in KRAS-mutierten Fällen größer zu sein schien. Die nicht mutierten Fälle umfassten einen größeren Bereich der relativen Versteifung und umfassten den der mutierten Fälle.

Darüber hinaus haben wir beschlossen, nach Korrelationen zwischen der relativen Versteifung und dem Geschlecht der Patienten zu suchen, da bekannt ist, dass Darmkrebs bei Männern häufiger auftritt als bei Frauen, obwohl die Unterschiede in der Mortalität unbedeutend zu sein scheinen42. Abbildung 4E zeigt, dass Frauen eine stärkere Versteifung aufweisen, wenn auch nicht signifikant. Zu diesem Thema liegen keine Daten vor, daher könnte es interessant sein, geschlechtsbedingte Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften anderer Gewebe zu testen, wie im Fall von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, von denen bekannt ist, dass Männer häufiger betroffen sind als Frauen43.

Wir haben auch getestet, ob es Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften in Bezug auf die histopathologische Klassifizierung des Tumors gibt (Tabelle 2). Abbildung 4G zeigt, dass es keine offensichtlichen Unterschiede im relativen Anstieg des YM der ECM der verschiedenen Histologien gibt.

Abschließend analysierten wir die Unterschiede im Tumorgrad der analysierten Proben. Der Tumorgrad beschreibt einen Tumor im Hinblick auf Anomalien der Tumorzellen im Vergleich zu normalen Zellen. Ein niedriger Grad weist auf einen langsamer wachsenden Tumor hin als ein hoher Grad. Bei allen Patienten wurde Grad 2 und Grad 3 diagnostiziert; Die Ergebnisse der Korrelation zwischen Tumorgrad und relativer Versteifung sind in Abb. 4H dargestellt. Es ist zu beobachten, dass die Gruppe der Klasse 3 (G3) eine deutlich größere Versteifung aufweist als die Gruppe der Klasse 2 (G2).

Veränderungen in den nanomechanischen Eigenschaften von Geweben sind eines der Kennzeichen der Tumorprogression4,44,45 Durch das Verständnis der Prozesse dahinter könnten wir dieses Wissen nutzen, um Krebsdiagnosen und andere Krankheiten auf der Grundlage mechanischer Phänotypisierung im Nano- und Mikromaßstab umzusetzen. Hier konzentrierten wir uns auf die Untersuchung der mechanischen Modifikationen in dezellularisierter ECM, die aus CRC-PM stammt.

Basierend auf AFM-Studien an ECM-Proben von 14 Patienten beobachteten wir einen allgemeinen Trend der ECM-Versteifung während der Entwicklung der neoplastischen Läsion (Abb. 1). Unsere Ergebnisse stimmen mit zuvor veröffentlichten Daten zur ECM anderer Krebsarten überein10,46,47.

Die gemessenen multimodalen und nicht nur breiten Verteilungen der YM-Werte legen nahe, dass die ECM auf der AFM-Messskala (10–100 µm) eine erhebliche strukturelle, kompositorische und daher auch mechanische Heterogenität aufweist. Darüber hinaus zeigte die teilweise Überlappung der YM-Werteverteilungen verschiedener Erkrankungen (normal und neoplastisch) die Komplexität des Krankheitsverlaufs während des Metastasierungsprozesses, der durch eine hohe räumliche Heterogenität auf zellulärer und suprazellulärer Ebene gekennzeichnet ist. Die Samen- und Bodentheorie legt nahe, dass ECM Veränderungen, auch mechanischen, unterliegt, um eine Mikroumgebung vorzubereiten, die für die Proliferation neoplastischer Zellen geeignet ist48. Das Vorhandensein steiferer Regionen in normalen Proben, vergleichbar mit denen, die für neoplastische Fälle typisch sind, lässt darauf schließen, dass lokale Veränderungen, die den Boden für die Metastaseninvasion im normalen Gewebe vorbereiten, weit entfernt von der bestehenden Läsion auftreten, was wahrscheinlich durch die Freisetzung von Faktoren verursacht wird, die letztendlich dazu führen können die mechanischen Eigenschaften des ECM48 verändern. Die gängige Praxis bei Krebsstudien besteht darin, eine nicht-tumorale Probe 10–15 cm vom Tumor entfernt zu entnehmen31. Unsere Ergebnisse zu den mechanischen Eigenschaften der ECM zeigen, dass die Praxis, das Gewebe, das 10–15 cm von der Krebsläsion entfernt liegt, als nicht tumorös zu betrachten, möglicherweise falsch ist. Die Gewebe, aus denen Proben entnommen wurden, wurden im Rahmen von CRS-HIPEC (Zytoreduktive Chirurgie – hyperthermische intraperitoneale Chemotherapie) entnommen. Daher wurde eine AFM-Analyse an Geweben durchgeführt, die sich bereits in einem fortgeschrittenen metastasierten Zustand befanden, was für die Charakterisierung der ECM von normalen und Tumor-Peritonealbereichen nützlich war. Kandidatenkohorten für ein Screening auf der Grundlage der AFM-Mechanik sollten wahrscheinlich Fälle umfassen, die während der diagnostischen Laparoskopie zur Diagnose von PM gesammelt wurden, wenn die Krankheit noch auf kleine Bereiche beschränkt ist und der periläsionale Bereich wahrscheinlich weniger von metastatischen Veränderungen betroffen ist. Eine oder mehrere Biopsien rund um die metastatische Läsion ermöglichen die Bestimmung des Ausmaßes der Erkrankung und die anschließende Entscheidung über die Behandlung.

Die Färbung auf αSMA, ein CAF-spezifisches Protein, das in Fibroblasten exprimiert wird und ein Zeichen für das Fortschreiten des Krebses und ein typischer Marker für Desmoplasie ist19, zeigte Veränderungen in der umgebenden Mikroumgebung, die typischerweise zur Entwicklung spezifischer metastatischer Nischen führen. Da wir in normalen Proben auch Bereiche mit hoher αSMA-Expression beobachteten, ist es wahrscheinlich, dass diese durch spezifische prometastatische Faktoren, die von benachbarten PM-Metastasenzellen freigesetzt werden, eine Veränderung erfahren haben. Diese Ergebnisse bestätigten, dass die Bildung prämetastatischer Nischen bereits in normalem Gewebe auftritt, da wir auch Bereiche mit hoher αSMA-Expression in normalen Proben beobachteten (Abb. 5).

Die Abbildung fasst die wichtigsten molekularen und physikalischen Ereignisse zusammen, die zur Entwicklung peritonealer metastatischer Nischen und zum ECM-Umbau beitragen. Krebszellen üben ihre Wirkung auf die Mikroumgebung der Peritonealmetastasierung über drei Hauptmodi aus: (1) die Freisetzung spezifischer Wachstumsfaktoren wie TGFβ, was zur Rekrutierung residenter Fibroblasten und deren Aktivierung in CAF führt. (2) Die Produktion von Exosomen, die die Mikroumgebung auslösen und die Aktivierung von CAFs und die Polarisation von Makrophagen in den M2-Phänotyp vermitteln. (3) Die Produktion entzündungsfördernder Zytokine, die zur Steigerung der Aktivität von CAFs und M2-Makrophagen beitragen, indem sie den TGFβ-Weg auf parakrine Weise fördern. Zusammengenommen tragen diese Ereignisse zur Produktion und/oder Ablagerung von naiver ECM und der damit einhergehenden Zunahme der ECM-Steifheit bei, sowohl um die Verletzungsstelle als auch an entfernten Stellen in der Bauchhöhle, was ein Zeichen für das Fortschreiten der Krankheit sein kann.

Eine höhere Expression von αSMA wurde auch in Bereichen beobachtet, die reich an Blutgefäßen sind (Patienten 6, 8 und 13). Während des Metastasierungsprozesses können sich CAFs durch Blutgefäße verteilen und sogenannte perivaskuläre metastatische Nischen bilden, die die Aktivierung von Stromazellen in normalem Gewebe durch TGF-β und die Sekretion von proinflammatorischen und pleiotropen Interleukinen und Zytokinen aufrechterhalten können, was ebenfalls der Fall ist Tragen Sie dazu bei, Änderungen im ECM, einschließlich Versteifungen, einzuleiten. Die Kombination dieser Ereignisse erzeugt eine Mikroumgebung, die besser zur Unterstützung der Metastasenausbreitung, insbesondere der Angiogenese, geeignet ist19,21,48. Die Expression von αSMA in vaskularisierten Bereichen weist auf frühe Schritte einer metastatischen Invasion in normales Gewebe hin (Abb. 5).

Die Expression von αSMA war bei vier der sechs Patienten höher als bei normalem Gewebe und die CAF-Aktivität korrelierte mit einer erhöhten Kollagenablagerung; Dennoch zeigten zwei Patienten (8 und 13) unkorrelierte Ergebnisse zwischen der Färbung und den mechanischen Unterschieden zwischen normaler und neoplastischer ECM. Basierend auf diesen Ergebnissen scheint es, dass ein Teil des Gewebes, das als normal galt, bereits krebsartige Eigenschaften aufwies.

Ein weiterer Schritt zum besseren Verständnis der Unterschiede zwischen normaler und neoplastischer ECM war die Visualisierung von Kollagen-I- und -III-Fasern, da deren Überexpression und Remodellierung eng mit dem Fortschreiten des Krebses zusammenhängt4,5,6,26,45. Unsere Ergebnisse zeigten die typische Expression und Organisation von Kollagenfasern, die bereits in früheren Studien zu verschiedenen Arten von ECM beobachtet wurde10,34,49. Die Organisation der Kollagenfasern korrelierte eng mit der Expression von αSMA; Die Expression dieses Proteins bestätigte die Kollagenvernetzung in neoplastischer ECM, in geringerem Maße jedoch auch in normaler ECM. Tumoren mit hoher Desmoplasie (Faservernetzung) gelten als aggressiver und haben eine schlechtere Prognose6. In den neoplastischen Proben führen eine erhöhte Vernetzung und Umstrukturierung der Kollagenfibrillen in der ECM sowie eine Matrixversteifung zu einer extrazellulären Umgebung, die die Tumorinvasion und das Tumorwachstum begünstigt. Veränderungen im vaskularisierten und steiferen periläsionalen Bereich könnten eine Feed-Forward-Schleife zur Ausbreitung neoplastischer ECM-Merkmale darstellen. Myofibroblasten sind für ihre ECM-Remodellierung bekannt, die die De-novo-Ablagerung spezifischer Rezeptoren beinhaltet, die an der Mechanosignalisierung durch die ECM beteiligt sind und sowohl zur normalen als auch zur pathologischen Geweberemodellierung beitragen50.

Die Korrelation dieser Ergebnisse mit den klinischen Daten der Patienten lässt auf einen klaren Trend zur Gewebeerweichung bei älteren Patienten schließen. Dieses Ergebnis ist etwas unerwartet, wenn man bedenkt, dass über eine altersbedingte Versteifung sowohl auf Zell- als auch auf ECM-/Gewebeebene berichtet wurde37,38,39,40,41; Eine Schädigung und Entzündung des Gewebes aufgrund eines ausgedehnten entzündlichen Zustands im Zusammenhang mit dem Vorhandensein des Tumors32 könnte unsere Beobachtung erklären. Wir schließen aus, dass die Erweichung in direktem Zusammenhang mit Chemotherapie-Behandlungen stehen kann, da wir bei unseren Patienten keine offensichtlichen Korrelationen festgestellt haben (Abb. 4B, C).

Anschließend konzentrierten wir die Analyse auf die relative Versteifung neoplastischer im Vergleich zu normalen ECMs bei jedem einzelnen Patienten. Die Analyse der mechanischen Eigenschaften entsprechend dem Vorhandensein von Mutationen in den KRAS- und BRAF-Genen, die die konstitutive Aktivierung der entsprechenden Proteine bestimmen, und über den Tumorgrad hinweg zeigte, dass Patienten mit Mutationen im KRAS-Gen eine etwas höhere relative Versteifung aufwiesen, während eine stärkere relative Zunahme zu verzeichnen war im Zusammenhang mit unterschiedlichem Tumorgrad (G3 > G2). Da das Vorhandensein proteinaktivierender Mutationen in KRAS- und BRAF-Genen bei PM sehr häufig vorkommt und der Tumorgrad ein Parameter ist, der das Verhalten von Tumorzellen charakterisiert, sind sie wahrscheinlich mit spezifischen mechanischen Eigenschaften verbunden. Diese Daten sind noch vorläufig und werden mit weiteren Experimenten an einer größeren Fallkohorte untersucht. Wir glauben, dass solche Korrelationen dazu beitragen würden, die Entwicklung biomechanischer Tests als Ergänzung zu standardmäßigen klinischen Diagnosetechniken voranzutreiben.

Das Verständnis, wie Modifikationen der mechanischen Eigenschaften der ECM die Metastaseninvasion beeinflussen, könnte auch das Potenzial haben, aktive Gewebebehandlungen zu entwickeln, die sich auf die Zellmigration auswirken können; ECM wird bereits als Gerüst für Zellkulturen verwendet, um die Interaktionsmechanismen zwischen Zelle und Mikroumgebung besser zu verstehen26,46,51,52,53,54,55.

Zusammenfassend haben wir gezeigt, dass bei CRC-PM die ECM-Versteifung mit der Kollagenablagerung und -umgestaltung, der CAF-Aktivität, dem Operationsalter und dem Tumorgrad korreliert. Die mechanische Analyse mit räumlicher Auflösung menschlicher Proben ergab eine signifikante räumliche Heterogenität der elastischen Eigenschaften normaler und neoplastischer ECM. Die Ergebnisse zeigten zusammen mit der hohen Expression von αSMA, dass Anzeichen einer prämetastatischen Nischenbildung bereits in normalem Gewebe vorhanden sind, und die Korrelation der mechanischen Daten mit Patientenmetadaten zeigte interessante Zusammenhänge zwischen der relativen Versteifung und den Eigenschaften des Tumors selbst. insbesondere mit dem Alter und dem Tumorgrad der Patienten. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften des Gewebes im Nano- und Mikromaßstab auf das Vorhandensein von Metastasen hinweisen und diagnostische Verfahren unterstützen kann.

Letztendlich würde eine detailliertere chemisch-mechanische Untersuchung, die die vollständigen viskoelastischen Eigenschaften der Gewebe berücksichtigt und sie mit den relativen Häufigkeiten einzelner molekularer Komponenten korreliert, die die ECM charakterisieren, dazu beitragen, eine zukünftige Datenbank für ausgefeilte diagnostische Ansätze auf der Grundlage mechanischer quantitativer Studien zu erstellen zur Ergänzung klinischer Standardtechniken.

ECMs wurden aus dem Peritonealgewebe von 14 Patienten mit diagnostiziertem CRC-PM gewonnen (ausführlichere Informationen finden Sie in Tabelle 2).

Die Proben wurden während der chirurgischen Resektion in der Peritoneal Malignaces Unit der Fondazione IRCCS Istituto Nazionale Tumori di Milano gesammelt, wie in Varinelli et al.46 beschrieben. Die Studie wurde vom Institutional Review Board der Fondazione IRCCS Istituto Nazionale Tumori di Milano genehmigt (134/13; I249/19) und wurde gemäß der Deklaration von Helsinki 2009 durchgeführt. Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit den relevanten genannten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Von allen Teilnehmern wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt.

Kurz gesagt, nicht-tumorales Gewebe wurde gemäß klinischen Standardverfahren 10 cm vom Tumor entfernt gesammelt31. Von Neoplastik abgeleitete und normal abgeleitete 3D-dezellularisierte extrazelluläre Matrixproben (3D-dECM) wurden wie in Genovese et al.56 beschrieben erhalten. 3D-dECM wurden in OCT eingebettet und dann in einem flüssigen Stickstoffbad aus Isopropanol eingefroren. Gefrorene Proben von 2–3 Patienten gleichzeitig wurden in 100–200 µm dicke Scheiben geschnitten und auf polarisierten Glasobjektträgern (Thermofisher, Walthan, USA) immobilisiert. Kryoschnitte wurden bei –20 °C gelagert und unmittelbar nach der Vorbereitung für die AFM-Messungen verwendet; Die Messungen aller vorbereiteten Proben dauerten früher bis zu zwei Wochen, wobei die in einer bestimmten Sitzung zu untersuchenden Proben wie unten beschrieben aus dem Gefrierschrank genommen, aufgetaut und gespült wurden. In Fällen, in denen eine längere Lagerung erforderlich war (mehr als 1 Monat), wurden Kryoschnitte in einem Gefrierschrank bei -80 °C aufbewahrt.

Die nanomechanischen Messungen wurden bei Raumtemperatur (ca. 25 °C) unter Verwendung eines Biscope Catalyst AFM (Bruker) durchgeführt, das auf einem optischen Umkehrmikroskop (Olympus X71) montiert war. Um das AFM vom Boden- und akustischen Lärm zu isolieren, wurde das Mikroskop auf einer aktiven Antivibrationsbasis (DVIA-T45, Daeil Systems) in einem akustischen Gehäuse (Schaefer, Italien) platziert.

Vor den AFM-Messungen wurde ein Kryoschnitt 15 Minuten lang bei Raumtemperatur gehalten, um das OCT zu schmelzen. Später wurde der Kryoschnitt in ein Röhrchen mit kaltem PBS gegeben, um das OCT abzuwaschen. Das Vorhandensein von OCT könnte die Messung beeinträchtigen, indem es zu einer starken Haftung zwischen Spitze und OCT führt. Darüber hinaus würden Messungen an mit OCT bedecktem ECM den ordnungsgemäßen mechanischen Kontakt zwischen Spitze und Probe verhindern. Es wurden zwei Wäschen durchgeführt, jeweils 5–10 Minuten57.

AFM-Messungen von Kryoschnitten wurden in einem PBS-Tröpfchen durchgeführt, das von einem Kreis hydrophober Tinte begrenzt war. Die Messungen wurden auch in PBS durchgeführt, um eine Adhäsion zwischen Spitze und Probe und eine Denaturierung des ECM zu vermeiden.

AFM-basierte nanomechanische Messungen wurden gemäß Standardverfahren durchgeführt, basierend auf der Erfassung von Eindruckkurven, wie in Refs25,58 beschrieben. Der Messvorgang ist schematisch in Abb. 6 beschrieben. Wir haben kundenspezifische kolloidale Sonden mit sphärischen Spitzen aus Borosilikatglasperlen mit einem Durchmesser (doppelter Radius R) im Bereich von 18–25 µm verwendet, die aus spitzenlosen Cantilevern der Marke Nanosensors TL-FM hergestellt wurden kalibriert wie in Ref.59 beschrieben. Diese großen Spitzen ermöglichen eine effektive Mittelung der mechanischen Reaktion des strukturell komplexen ECM. Die Federkonstanten der AFM-Sonden (typischerweise 5–6 N/m, notwendig, um mit einer großen Spitze Eindrücke von mehreren μm zu erzielen) wurden mithilfe der Methode des thermischen Rauschens kalibriert60,61. Die Ablenkungsempfindlichkeit des optischen Strahlablenkungsgeräts (in Einheiten von nm/V) wurde als Kehrwert der Steigung der Kraft-Distanz-Kurven (einfach Kraftkurven, FCs) berechnet, die auf einem steifen Substrat (dem Glasobjektträger, der das Objekt hält) aufgezeichnet wurden Probe)58 oder mit dem berührungslosen SNAP-Verfahren62.

Schematische Darstellung der nanomechanischen Messung. (A) Optisches Bild eines ECM (normales Peritoneum, abgeleitet von Patient 8), mit dem AFM-Ausleger und der ausgewählten Region von Interesse für das Eindrückexperiment. Schichten mit einer Dicke zwischen 100 und 200 μm sind halbtransparent, was es ermöglicht, Bereiche für die Analyse auszuwählen, die ausreichend gleichmäßig und glatt aussehen. Das rote Gitter stellt die Orte dar, an denen Kraftkurven (FCs) erfasst werden (Länge der Maßstabsleiste: 50 µm). Im Einschub sind der Versuchsaufbau für Eindruckmessungen und das optische Strahlablenkungssystem dargestellt. (B) Typische neu skalierte Kurve der Annäherungskraft im Vergleich zum Eindruck. Der rote Kreis markiert den Kontaktpunkt. Nur der Teil der Kurve, der durch eine positive Einrückung gekennzeichnet ist, wird für die Hertzsche Anpassung berücksichtigt (Gleichung (1) und auch im Einschub dargestellt). (C) Die Karte der Young-Modulwerte, die von den FCs extrahiert wurden, die in der in (A) gezeigten Region von Interesse erfasst wurden. (D) Histogramm, das die Verteilung der YM-Werte darstellt, die in der mechanischen Karte in (C) dargestellt sind. Unter der Hypothese einer logarithmischen Normalverteilung ermöglicht eine Gaußsche Anpassung im halblogarithmischen Maßstab die Identifizierung des mittleren YM-Werts als Mittelpunkt der Gaußschen Kurve.

Die Proben wurden untersucht, indem eine Reihe von FCs, auch Kraftvolumina (FVs) genannt, in verschiedenen interessierenden Regionen (ROIs) gesammelt wurden. Jeder FV deckte typischerweise eine Fläche zwischen 50 µm × 50 µm und 125 µm × 125 µm ab und bestand aus 100–225 FCs. Der Abstand zwischen benachbarten FCs wurde so gewählt, dass er größer ist als der typische Kontaktradius bei maximaler Einkerbung, um Korrelationen zwischen benachbarten FCs zu verringern. Für den Zustand jedes Patienten (normal oder neoplastisch) wurden mehrere FVs an verschiedenen, makroskopisch getrennten Stellen jeder Probe gesammelt, mit 2–3 Proben (Kryoschnitten) pro Zustand (normal vs. neoplastisch) für jeden Patienten. Insgesamt wurden für jede Bedingung 2000–4000 FCs gesammelt. Ein FC enthielt typischerweise 8192 Punkte mit einer Rampenlänge L = 15 μm, einer maximalen Last Fmax = 800–1500 nN und einer Rampenfrequenz f = 1 Hz. Die maximale Belastung wurde angepasst, um bei allen Proben eine maximale Einkerbung von 4–6 μm zu erreichen. Die Rohdaten wurden neu skaliert, um Kraft-gegen-Eindrück-Kurven in den Einheiten nN bzw. nm zu erstellen, wie in Refs25,61 ausführlich erläutert.

Die erfassten Daten wurden mithilfe benutzerdefinierter MATLAB-Routinen unter Verwendung des zuvor in Puricelli et al.25 beschriebenen Protokolls analysiert. Die elastischen Eigenschaften der ECMs wurden durch ihren Elastizitätsmodul (YM) charakterisiert, der durch Anpassung des nicht-adhäsiven Hertz-Modells63,64 an den 20 %–80 %-Eindringungsbereich der FCs ermittelt wurde (Einzelheiten in Lit. 23,25). :

was als genau gilt, solange der Eindruck δ klein im Vergleich zum Radius R ist. Tatsächlich zeigten Finite-Elemente-Analysen, dass Gl. (1) ist für δ so groß wie R genau, wenn mikrometergroße kugelförmige Kügelchen als Eindringkörper verwendet werden (Daten unveröffentlicht, siehe auch Bottom-Effect-korrigierte Ergebnisse, veröffentlicht in Ref. 65). In Gl. (1), ν ist der Poisson-Koeffizient, der für inkompressible Materialien typischerweise mit 0,5 angenommen wird, und E ist der YM. Basierend auf der Untersuchung der Kraftkurve kamen wir zu dem Schluss, dass die Haftung zwischen der Spitze und den Proben vernachlässigbar ist, daher ist davon auszugehen, dass das Hertz-Modell genau ist.

Eine endliche Dickenkorrektur25,66,67,68 wurde nicht angewendet, da die Dicke der ECM-Scheiben (150–200 μm) deutlich größer ist als der erwartete Kontaktradius bei maximaler Einkerbung. Die ersten 20 % der FCs werden aufgrund des Beitrags oberflächlicher unvernetzter Fasern, Problemen mit der Oberflächenrauheit usw. in der Regel ignoriert10.

Vor der HC- und IF-Färbung wurden formalinfixierte, in Paraffin eingebettete (FFPE) Blöcke hergestellt und wie bei Varinelli et al.46 geschnitten. FFPE-Schnitte wurden mit Hämatoxylin und Eosin (H&E) gefärbt, um Kerne und Stromaregionen sichtbar zu machen. Für die HC-Analyse wurden die Schnitte gemäß den Anweisungen des Herstellers mit Picrosirius-Rot (ScyTek-Labor) gefärbt, um Kollagenfasern sichtbar zu machen. Die Antigen-Retrieval-IF-Analyse wurde wie bei Varinelli et al.46 durchgeführt. Für IF-Analysen wurden FFPE-Schnitte gemäß den Anweisungen des Herstellers mit primärem Alpha-Smooth-Muscle-Actin (αSMA, 1:400), FITC-konjugiertem Antikörper (Merck, KGaA) und DAPI (Merck, KGaA) gefärbt, um jeweils krebsassoziierte Fibroblasten sichtbar zu machen (CAF) und Kerne. Die Bilder wurden mit einem DM6000B-Mikroskop (Wetzlar, Deutschland Leica), das mit einer 100-W-Quecksilberlampe ausgestattet war, aufgenommen und mit der Cytovision-Software (Leica) analysiert. Alle Experimente wurden dreifach durchgeführt.

Das Vorhandensein proteinaktivierender Mutationen in KRAS- und BRAF-Genen wurde mit dem Ion AmpliSeqTM Cancer Hotspot Panel (Thermo Fisher) bestimmt, das die Untersuchung von Hotspot-Regionen von 50 Onkogenen und Tumorsuppressorgenen ermöglicht, die häufig bei Krebserkrankungen beim Menschen mutiert sind, mit einer breiten Abdeckung der KRAS- und BRAF-Gene BRAF-Gene. DNA aus FFPE-Schnitten von PM wurde wie bei Varinelli et al.46 extrahiert und für die Mutationsanalyse verwendet. Die Bibliotheken wurden mit dem IonAmpliSeq Library Kit 2.0 (Thermo Fisher) erstellt; Emulsions-PCR und Chip-Beladung wurden auf dem IonChef-System (Thermo Fisher) durchgeführt und auf dem IonGeneStudio S5 Prime (Thermo Fisher) unter Verwendung von Ion 520 Chip und Ion 510 & Ion 520 & Ion 530 Kit-Chef gemäß den Anweisungen des Herstellers ausgeführt. Rohdatenverarbeitung, Variantenaufruf und Annotation erfolgten wie bei Meazza et al.69.

Die Verteilung der YM-Werte, die für jedes ECM unter den verschiedenen getesteten Bedingungen charakteristisch ist (Abb. 1A), wurde durch Zusammenfassen aller FCs erstellt. Dies wird teilweise durch die Tatsache gerechtfertigt, dass der Abstand von Kurve zu Kurve in der Größenordnung des maximalen Kontaktradius liegt und der Abstand zwischen FVs aus derselben Schicht mit dem Abstand zwischen FVs aus verschiedenen Schichten desselben Patienten vergleichbar ist. Um die Vielfalt der lokalen mechanischen Bedingungen in den Proben hervorzuheben, haben wir Violindiagramme zur Darstellung der YM-Verteilungen verwendet.

Die repräsentativen YM-Werte für einen bestimmten Zustand eines bestimmten Patienten wurden ermittelt, indem die mittleren YM-Werte, die von jedem in verschiedenen ROIs gesammelten FV erhalten wurden, gruppiert wurden und ihr Mittelwert und die entsprechende Standardabweichung des Mittelwerts berechnet wurden32, unter der Annahme, dass die mittleren Werte sein sollten normalverteilt nach dem zentralen Grenzwertsatz70. Die Verteilungen der Medianwerte sind in Abb. 1B dargestellt. Ein experimenteller relativer Fehler von etwa 3 %, der mit einer Monte-Carlo-Methode71 unter Berücksichtigung der Unsicherheiten in den Kalibrierungsfaktoren (10 % für die Federkonstante, 5 % für die Auslenkungsempfindlichkeit) bewertet wurde, wurde im Quadrat zur Standardabweichung des hinzugefügt Mittelwert, um den endgültigen Fehler zu schätzen, der mit den mittleren mittleren YM-Werten verbunden ist.

Die statistische Signifikanz der Unterschiede zwischen den getesteten Bedingungen wurde mithilfe eines zweiseitigen T-Tests bewertet. Bei einem p-Wert < 0,05 wurde der Unterschied als statistisch signifikant angesehen.

Die im Rahmen der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage bei den entsprechenden Autoren erhältlich.

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Diese Forschung wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Zuschussvereinbarung Nr. 812772, Projekt Phys2Biomed, und im Rahmen der FET Open-Zuschussvereinbarung Nr. 801126, Projekt EDIT, finanziert. Diese Arbeit wurde durch „5 pro 1000“-Fonds (MUR 2019 und Gesundheitsministerium 2015, finanzielle Unterstützung für Forschung) unterstützt – institutioneller Zuschuss BRI 2021 „Nutzung der extrazellulären Matrix zur Aktivierung der Immunantwort bei Patienten mit Peritonealmetastasen“, zugewiesen an Dr. Luca Varinelli und vom italienischen Gesundheitsministerium mit einer Zuschussvereinbarung Nr. RF2019-12370456. Wir danken den Patienten, die an der Studie teilgenommen haben. Wir danken Hatice Holuigue für ihre wertvolle Unterstützung und Diskussionen. Die Autoren bedanken sich für die Unterstützung des APC-Zentralfonds der Universität Mailand.

Fachbereich Physik „Aldo Pontremoli“ und CIMaINa, Universität Mailand, via G. Celoria 16, 20133, Mailand, Italien

Ewelina Lorenc, Matteo Chighizola und Alessandro Podestà

Forschungsabteilung, Fondazione IRCCS National Cancer Institute, via G. Venezian 1, 20133, Mailand, Italien

Luca Varinelli und Manuela Gariboldi

Abteilung für Pathologie und Labormedizin, Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori, via G. Venezian 1, 20133, Mailand, Italien

Silvia Brich

Abteilung für Histopathologie, Cogentech Ltd. Benefit Corporation mit Alleingesellschafter, via Adamello 16, 20139, Mailand, Italien

Federica Pisati

Abteilung für peritoneale Oberflächenmalignome, Dickdarm- und Rektalchirurgie, Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori, via G. Venezian 1, 20133, Mailand, Italien

Marcello Guaglio, Dario Baratti und Marcello Deraco

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Konzeptualisierung: MG, AP; Methodik: EL, LV, MC, MG, AP; FP, SB, DB, M.Gu. Untersuchung: EL, LV; FP, SB Ressourcen: MG, AP, MD, DB Datenanalyse: EL, LV, MC, AP; Schriftlicher Originalentwurf: EL, MG, LV, AP; MC Writing Rezension und Redaktion: alle Autoren; Aufsicht: MG, AP

Korrespondenz mit Manuela Gariboldi oder Alessandro Podestà.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Lorenc, E., Varinelli, L., Chighizola, M. et al. Korrelation zwischen biologischen und mechanischen Eigenschaften der extrazellulären Matrix aus kolorektalen Peritonealmetastasen in menschlichen Geweben. Sci Rep 13, 12175 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-38763-w

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Eingegangen: 19. Dezember 2022

Angenommen: 14. Juli 2023

Veröffentlicht: 27. Juli 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-38763-w

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