細胞外基質（ECM）的概念，及相關應用領域研究

多細胞有機體中，細胞周圍由多種大分子組成的複雜網絡，稱作細胞外基質。

細胞外基質主要由5類物質組成，即膠原蛋白、非膠原蛋白、彈性蛋白、蛋白聚糖與氨基聚糖，其在上皮或內皮細胞的基底部者為基底膜，而在細胞間黏附結構者為間質結締組織。

細胞外基質（ECM）的形成需要細胞分泌ECM蛋白，ECM是通過遵循嚴格的分層組裝模式來實現的，該模式從纖連蛋白絲在細胞表面的沉積開始，這一過程稱為原纖維形成（1）。細胞通過降解和重組機制繼續重塑ECM，在發育，傷口癒合以及某些疾病狀態下，ECM的動態特徵尤為明顯（2）。據估計，包含哺乳動物ECM或「核心基質」的蛋白質超過300種，而其中不包括大量與ECM相關的蛋白質，細胞通過諸如整合素（Integrin）和合成癸烷之類的受體與ECM相互作用，從而傳導多種信號以調節關鍵的細胞過程，例如分化，細胞的增殖，存活和運動等（3），同時ECM還能結合生長因子，例如VEGF，HGF和BMP，它們被認為會產生生長因子梯度，從而調節發育模式的形成（4），許多ECM調控的細胞過程是通過肌動蛋白和微管細胞骨架的重組而實現的（5）。註：文章段落後括號中數字對應文末的參考文獻。

ECM組分的異常調節或遺傳缺陷通常會導致致病狀態。

遺傳疾病：已顯示出幾種由ECM基因突變引起的疾病，包括黃斑變性疾病（Fibulin 3）（6），骨關節炎（Asporin）（7）和先天性肌營養不良（Laminins）（8）。 指出給定ECM蛋白表達的改變與癌症有關（9）。眾所周知，通過基質金屬蛋白酶（MMP）的作用，ECM的降解是癌細胞轉移侵襲的先決條件（10）。

動脈粥樣硬化： 動脈粥樣硬化與膠原蛋白斑塊的沉積有關（11）。

生物醫學應用：再生醫學和組織工程領域正在利用ECM嘗試根據給定的細胞類型生成可預測的組織和器官形成（12,13）。

Cytoskeleton提供了獨特的螢光標記和生物素化Fibronectin，Laminin系列產品，下面列出了這些產品的幾種應用：

應用1：體外偽足/足小體侵襲試驗（貨號：FNR01，FNR02，LMN01，LMN02）

Cytoskeleton的螢光標記Fibronectin，Laminin可用於偽足/足小體體外侵襲試驗（16）。該檢測方法允許對特定ECM組分以及局部細胞侵襲進行高解析度成像分析，並可用於評估細胞的浸潤潛能。

應用 2：涉及纖連蛋白基質組裝的信號傳導途徑：原纖維形成檢測（貨號：FNR01，FNR02，FNR03）

與其他可以在生理條件下自動聚合的ECM組分不同，Fibronectin的組裝是一種依賴細胞的過程。了解FN組裝所涉及的機制以及這些與細胞，纖維化和免疫反應之間的相互作用可能揭示了調控異常組織修復過程的療法的未來發展目標。同樣，組織工程很大程度上依賴於控制細胞外基質形成的速率和模式的能力。Cytoskeleton螢光標記的Fibronectin可用於檢測原纖維形成。

螢光纖連蛋白（FNR01 和FNR02）

該方法涉及通過摻入螢光纖連蛋白來對纖維絲形成進行螢光示蹤（17），通過向細胞培養基中加入TRITC標記的Fibronectin（FNR01）或HiLyte488標記的Fibronectin（FNR02），可以觀察到可溶性Fibronectin向細胞表面不溶纖維絲的轉化，摻入的纖連蛋白的水平可以通過螢光顯微鏡觀察和定量（18）。

生物素化纖連蛋白底物（FNR03）

該方法將生物素化的Fibronectin摻入目標細胞，並定量可溶性（細胞結合）和不溶性（原纖維）纖連蛋白，該檢測方法已成功用於檢查Rho蛋白在原纖維形成中的作用（19）。

應用3：組織工程應用程式（貨號：FNR03 和LMN03）

生物素化的ECM蛋白在與鏈黴親和素表面結合時可以採用更天然的構象，並且可以導致細胞與ECM的結合增強（20）。

螢光纖連蛋白和生物素化纖連蛋白底物推薦：

纖維連接蛋白 羅丹明 （牛血漿），#FNR01-A

纖維連接蛋白 HiLyte488 （牛血漿），#FNR02-A

纖維連接蛋白 生物素 （牛血漿），#FNR03-A

層粘連蛋白 羅丹明標記 （小鼠腫瘤細胞），#LMN01-A

層粘連蛋白 生物素標記 （小鼠腫瘤細胞），#LMN03-A

參考文獻：

1.Sottile J. and Hocking D. 2002. Fibronectin polymerization regulates the composition and stability of extracellular matrix fibrils and cell-matrix adhesions. Mol. Biol. Cell. 13, 3546-3559.

2.Daley W. et al. 2007. Extracellular matrix dynamics in development and regenerative medicine. J. Cell Sci. 121, 255-264.

3.Hynes R. and Naba. 2011. Overview of the matrisome-an inventory of extracellular matrix constituents and functions. Cold Spring Harb Perspect Biol. doi:10.1101.

4.Taipale J. and Keski-Oja J. 1997. Growth factors in the extracellular matrix. FASEB J. 11, 51-59.

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7.Kizawa H. et al. 2005. An aspartic acid repeat polymorphism in aspirin inhibits chondrogenesis and increases susceptibility to osteoarthritis. Nat. Genet. 37, 138-144.

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9.Hu J. et al. 2008. Matrix metalloproteinase inhibitors as therapy for inflammatory and vascular disease. Nat. Rev. Drug Discov. 6, 480-498.

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18.Pankov R. et al. 2000. Integrin dynamics and matrix assembly: tensin-dependent translocation of alpha (5)beta(1) integrins promotes early fibronectin fibrillogenesis. J. Cell Biol. 148, 1075-1090.

19.Pankov R. and Yamada K. 2004. Non-radioactive quantification of fibronectin matrix assembly. Curr. Protoc. Cell Biol. 10.13.1-10.13.9.

20.Lehnert M, et al. 2011. Adsorption and conformation behavior of biotinylated fibronectin on streptavidin-modified TiO(X) surfaces studied by SPR and AFM. Langmuir. 27, 7743-7751.

文章來源：每日生物評論

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