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SDF-1/CXCR4信号轴已被证实与乳腺癌转移有着密切联系。相比较于其在某些器官特异性肿瘤细胞归巢转移和定居中的作用，其在血管内特别是在缺氧的环境下是如何发挥作用的仍然知之甚少。
最初，研究发现趋化因子SDF-1及其受体CXCR4存在于浸润性导管癌标本组织的微血管中。近来，为了阐明肿瘤血管内皮细胞中SDF-1/CXCR4信号轴在肿瘤细胞入血管中的作用，研究人员选用人脐静脉内皮细胞和真皮微血管内皮细胞（HUVEC和HDMEC），研究了体外培养的HUVEC、HDMEC以及乳腺癌细胞（MDA/MB-231和MCF7）中CXCR4的活化情况。
缺氧可以导致血管内皮细胞的增殖、迁移和管形成。科学家观察在缺氧环境下SDF-1和CXCR4在血管内皮细胞是上调的。缺氧诱导肿瘤细胞与血管内皮细胞的粘附，刺激肿瘤细胞跨内皮迁移。缺氧对肿瘤细胞的影响依赖于其缺氧诱导因子（HIF）的活性。
抗SDF-1的中和抗体作用于血管内皮细胞或慢病毒CXCR4抑制乳腺癌细胞后，肿瘤细胞通过脐静脉内皮细胞单层的粘附和迁移被显著抑制。这些数据表明内皮细胞分泌的SDF-1与肿瘤细胞CXCR4相互作用，以便刺激肿瘤细胞的跨内皮迁移。
研究结果表明SDF-1/CXCR4信号轴对于血管生成和肿瘤细胞入血管迁移时非常重要的。由于这两种蛋白质在人乳腺癌标本中用免疫组化技术很容易识别到，因此当SDF-1和CXCR4共表达时，CXCR4可能是治疗肿瘤的一个潜在靶标。