近日，华中科技大学生命科学与技术学院李一伟教授、刘笔锋教授联合中山大学张扬教授在Advanced Functional Materials发表研究论文《Injectable Tumor‐Cell‐Mimicking Topology Accelerates the Physical Reprogramming of Adipocytes for Local Fat Reduction and Metabolic Regulation》。研究团队发现，癌细胞表面的多尺度拓扑结构及粗糙度是一种能够驱动脂肪细胞命运改变的关键力学信号。基于这一发现，团队进一步构建了肿瘤细胞模拟基底和可注射肿瘤模拟微颗粒，实现了脂肪细胞重编程、局部脂肪组织重塑以及肥胖状态下胰岛素敏感性的改善，为局部减脂、代谢干预和再生医学提供了新的技术路径。

肿瘤与脂肪组织之间存在复杂而紧密的相互作用。既往研究已表明，脂肪细胞是肿瘤微环境中的重要组成部分，其命运变化会影响肿瘤进展；但相比生化因子，肿瘤微环境中的力学信号极其复杂，如何影响组织中脂肪细胞命运，仍缺乏全面的了解。围绕这一问题，研究团队尝试从癌细胞表面形貌中识别被忽视的关键力学信息，并进一步探索其在治疗中的可利用价值。

从肿瘤中提取“可利用的力学信号”

为解耦肿瘤细胞的力学信号与遗传、生化信号，团队利用细胞模板生物矿化技术，以癌细胞为模板制备出仿肿瘤细胞二氧化硅基底和可注射微颗粒。这些材料保留了肿瘤细胞表面的多尺度拓扑特征及粗糙度，但不包含肿瘤细胞原有的遗传与生化信号，从而实现了对肿瘤细胞表面粗糙度这一力学信号的解耦与重建。

核心发现：表面越粗糙，脂肪细胞重编程越快

研究发现，不同癌细胞的表面拓扑结构与粗糙度并不相同。与低侵袭性上皮样癌细胞相比，高侵袭性间质样癌细胞具有更粗糙、异质性更强的表面拓扑结构；而这种拓扑粗糙度差异，与脂肪细胞重编程效率密切相关。进一步研究表明，越粗糙的表面结构，诱导脂肪细胞去分化的效率越高。

成熟脂肪细胞可被力学重编程为MSC样细胞

在体外实验中，团队将原代脂肪细胞培养在肿瘤细胞模拟基底上，发现脂肪细胞会逐渐丢失原有脂滴，并转变为成纤维样细胞。进一步分析显示，这些经力学重编程获得的细胞具有明显的间充质干细胞样特征，不仅表达相关干性标志物，还具备成脂和成骨分化潜能。研究结果表明，成熟脂肪细胞有望在力学信号作用下被重编程为具有再生潜力的MSC样细胞，为自体细胞来源的再生医学应用提供了新思路。

机制解析：肿瘤拓扑通过细胞核力学调控转录因子传递

机制研究表明，模拟肿瘤细胞的粗糙拓扑可改变细胞核受力状态，释放核预应力，并促进 YAP、β-catenin 等关键转录因子的核转位，从而激活与细胞命运转变相关的信号通路。这种粗糙表面拓扑机构和细胞本身的收缩力共同作用，通过调节细胞核生物物理状态，进一步改变信号 通路的传递和基因表达程序，最终驱动脂肪细胞重编程。

体内验证：可注射微颗粒实现局部脂肪重塑

在此基础上，团队进一步开发出可注射的仿肿瘤细胞矿化微颗粒。该微颗粒由二氧化硅构成，保留了肿瘤细胞的拓扑特征，能够通过注射方式直接作用于体内脂肪组织。动物实验表明，这些微颗粒可在局部诱导脂肪组织重塑，促进脂肪细胞重编程，增加原位组织中的脂肪祖细胞、间充质干细胞比例，并最终改善胰岛素耐受及肥胖状态下的代谢适应性。

这项研究提出了“肿瘤启发式力学治疗”的概念。传统上，肿瘤通常被视为需要彻底清除的病理组织；而该研究表明，肿瘤微环境中的某些力学特征可能诱导肿瘤微环境中癌旁健康细胞的增殖和再生，反而可能成为可利用的治疗资源。通过重建肿瘤细胞的力学信号，团队不仅揭示了肿瘤—脂肪组织互作的新机制，也为局部减脂、组织再生和代谢调控提供了新的材料与技术平台。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202520906