The biology and physics underlying glioblastoma is not yet completely understood, resulting in the limited efficacy of current clinical therapy. Recent studies have indicated the importance of mechanical stress on the development and malignancy of cancer. Various types of mechanical stress activate adaptive tumor cell responses that include alterations in the extracellular matrix (ECM) which have an impact on tumor malignancy. In this review, we describe and discuss the current knowledge of the effects of ECM alterations and mechanical stress on GBM aggressiveness. Gradual changes in the brain ECM have been connected to the biological and physical alterations of GBM cells. For example, increased expression of several ECM components such as glycosaminoglycans (GAGs), hyaluronic acid (HA), proteoglycans and fibrous proteins result in stiffening of the brain ECM, which alters inter- and intracellular signaling activity. Several mechanosensing signaling pathways have been identified that orchestrate adaptive responses, such as Hippo/YAP, CD44, and actin skeleton signaling, which remodel the cytoskeleton and affect cellular properties such as cell–cell/ECM interactions, growth, and migration/invasion of GBM cells. In vitro, hydrogels are used as a model to mimic the stiffening of the brain ECM and reconstruct its mechanics, which we also discuss. Overall, we provide an overview of the tumor microenvironmental landscape of GBM with a focus on ECM stiffening and its associated adaptive cellular signaling pathways and their possible therapeutic exploitation.

中文翻译：

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脑癌物理学：细胞外基质硬化下胶质母细胞瘤细胞的多尺度变化

胶质母细胞瘤的生物学和物理学尚未完全了解，导致目前临床治疗的疗效有限。最近的研究表明机械应力对癌症的发展和恶性的重要性。各种类型的机械应力会激活适应性肿瘤细胞反应，包括对肿瘤恶性肿瘤有影响的细胞外基质 (ECM) 的改变。在这篇综述中，我们描述和讨论了目前关于 ECM 改变和机械应力对 GBM 侵袭性影响的知识。脑 ECM 的逐渐变化与 GBM 细胞的生物学和物理变化有关。例如，几种 ECM 成分的表达增加，例如糖胺聚糖 (GAG)、透明质酸 (HA)、蛋白聚糖和纤维蛋白会导致大脑 ECM 变硬，从而改变细胞间和细胞内的信号传导活动。已经确定了几种协调适应性反应的机械传感信号通路，例如 Hippo/YAP、CD44 和肌动蛋白骨架信号，它们重塑细胞骨架并影响细胞特性，例如细胞-细胞/ECM 相互作用、生长和迁移/侵袭 GBM细胞。在体外，水凝胶被用作模型来模拟大脑 ECM 的硬化并重建其力学，我们也对此进行了讨论。总体而言，我们概述了 GBM 的肿瘤微环境景观，重点关注 ECM 硬化及其相关的适应性细胞信号通路及其可能的治疗利用。已经确定了几种协调适应性反应的机械传感信号通路，例如 Hippo/YAP、CD44 和肌动蛋白骨架信号，它们重塑细胞骨架并影响细胞特性，例如细胞-细胞/ECM 相互作用、生长和迁移/侵袭 GBM细胞。在体外，水凝胶被用作模型来模拟大脑 ECM 的硬化并重建其力学，我们也对此进行了讨论。总体而言，我们概述了 GBM 的肿瘤微环境景观，重点关注 ECM 硬化及其相关的适应性细胞信号通路及其可能的治疗利用。已经确定了几种协调适应性反应的机械传感信号通路，例如 Hippo/YAP、CD44 和肌动蛋白骨架信号，它们重塑细胞骨架并影响细胞特性，例如细胞-细胞/ECM 相互作用、生长和迁移/侵袭 GBM细胞。在体外，水凝胶被用作模型来模拟大脑 ECM 的硬化并重建其力学，我们也对此进行了讨论。总体而言，我们概述了 GBM 的肿瘤微环境景观，重点关注 ECM 硬化及其相关的适应性细胞信号通路及其可能的治疗利用。其重塑细胞骨架并影响细胞特性，例如细胞-细胞/ECM相互作用、生长和GBM细胞的迁移/侵袭。在体外，水凝胶被用作模型来模拟大脑 ECM 的硬化并重建其力学，我们也对此进行了讨论。总体而言，我们概述了 GBM 的肿瘤微环境景观，重点关注 ECM 硬化及其相关的适应性细胞信号通路及其可能的治疗利用。其重塑细胞骨架并影响细胞特性，例如细胞-细胞/ECM相互作用、生长和GBM细胞的迁移/侵袭。在体外，水凝胶被用作模型来模拟大脑 ECM 的硬化并重建其力学，我们也对此进行了讨论。总体而言，我们概述了 GBM 的肿瘤微环境景观，重点关注 ECM 硬化及其相关的适应性细胞信号通路及其可能的治疗利用。