越来越多医学研究表明，力学因素在疾病的发生、发展与治疗响应中扮演着关键角色。随着生物力学与力生物学研究的深入，“力医学（mechanomedicine）”这一新兴交叉学科应运而生，致力于从力学角度揭示疾病机制并开发新型诊疗策略。西安交通大学仿生工程与生物力学研究所（BEBC）长期致力于力医学的系统构建与临床转化，近日与西安交通大学第二附属医院刘昌教授、曲凯教授团队合作，在肝细胞癌（HCC）力医学研究中取得重要进展，相关成果发表于国际知名期刊《JHEP Reports》。

肝脏力医学：从肿瘤硬度看肝癌治疗新策略

肝细胞癌是我国高发且预后较差的恶性肿瘤之一。靶向药物仑伐替尼（lenvatinib）虽已应用于临床，但其疗效在不同患者中差异显著，耐药问题突出。BEBC与临床团队聚焦肿瘤微环境中的力学因素，首次系统揭示了肿瘤周边组织硬度是影响仑伐替尼疗效的关键力学标志物。

研究表明，肿瘤周边基质的硬度升高会通过表观遗传调控机制，降低组蛋白H3K27三甲基化（H3K27me3）水平，从而解除对线粒体分裂蛋白FIS1基因的转录抑制，导致FIS1表达上调。FIS1进一步驱动线粒体过度分裂并激活保护性线粒体自噬（mitophagy），帮助肿瘤细胞清除药物损伤的线粒体，最终逃逸仑伐替尼诱导的细胞凋亡，产生耐药性。

团队进一步通过动物实验验证，使用胶原酶软化肿瘤基质后，可显著增强仑伐替尼的抑瘤效果，降低肿瘤中FIS1与线粒体自噬相关蛋白的表达，并促进肿瘤细胞凋亡。该研究不仅揭示了“硬度—表观遗传—线粒体自噬”这一全新的力学耐药通路，也为肝癌的个体化治疗提供了新思路：肿瘤硬度可作为预测仑伐替尼疗效的生物标志物，而针对肿瘤基质的“软化治疗”则可能成为克服耐药性的协同策略。

这项研究是“肝脏力医学”从理论走向临床的重要一步，体现了力学视角在肿瘤精准治疗中的独特价值。

相关论文信息

Wu K, Li J, Fu Y, et al. Tumor peripheral stiffness modulates lenvatinib resistance in HCC preclinical models by regulating FIS1-dependent mitophagy. JHEP Rep. 2025;7(12):101588. Published 2025 Sep 11. doi:10.1016/j.jhepr.2025.101588

BEBC理念

西安交通大学仿生工程与生物力学研究所（BEBC）围绕“重大疾病诊治”领域中共性科学问题和技术挑战，按照“临床重大需求牵引-生物力学理论创新-医工核心技术突破-临床转化应用推广”的研究思路，创立了“多尺度生物热-力-电耦合学”，开拓了“力-医学”学科新方向，提出了“细胞智能”颠覆性概念和技术。BEBC立足力学基础理论，交叉融合材料、化学、生物、医学等领域，按照“临床问题（BED）-实验室研究（BENCH）-临床应用（BED）”的研究思路，在力学微环境领域开展了从组织到细胞和分子尺度的多尺度生物热-力-电耦合学等基础和应用研究，为阐明重大疾病的发病机理和临床诊疗提供有效的理论指导和技术方案。

近年来，BEBC在生物力学和力学生物学的研究基础上，通过工程学手段，将不同尺度的力学调控引入疾病诊疗，开展了一系列的“力医学（mechanomedicine）”研究，同时正在结合数据科学与人工智能将智能算法融入临床医学，积极开拓基于AI赋能的“数智力医学”研究领域。相关代表性研究成果发表于《自然材料》（Nature Materials）、《自然化学》（Nature Chemistry）、《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）、《自然通讯》（Nature Communications ）、《科学进展》（Science Advances）、《美国科学院院报》（PNAS）等期刊。在国内医学权威期刊上系统阐释了力医学在不同疾病中的应用及前景。

力医学相关文献

腱骨界面力医学，《中华创伤杂志》

肿瘤力医学，《中华肿瘤杂志》

胰岛力医学，《中华糖尿病杂志》

线粒体力医学，《中华生物医学工程杂志》

胃力医学, 《中华消化杂志》

口腔力医学,《中华口腔医学杂志》

乳腺力医学,《中华肿瘤杂志》

生命物理学评论，《Physics of Life Reviews》

细胞力学智能，《力学进展》

口腔颌面力医学，《Translational Dental Research》

皮肤力医学，《中华医学杂志》

肝脏力医学，《中华消化外科杂志》

颌骨再生力医学，《Advanced Healthcare Mate》

创面修复力医学，《医用生物力学》

胰腺炎力医学，《中华胰腺病杂志》

眼力医学，《国际眼科纵览》

脂肪力医学，《Trends in Endocrinology and Metabolism》

跨时间尺度力学生物学，《Nature Reviews Physics》

机械药学疫苗，《Advanced Meterials》

吻合力医学，《Physics of Life Reviews》

肝脏力医学，《JHEP Reports》