血管生成和细胞增殖是基本的生物过程，其病理状态代表癌症的两个标志。控制这两个过程的核心是 TGF-β/BMP 信号转导通路，SMAD 蛋白是该通路主要的下游效应分子。配体结合后，TGF-β 或 BMP I/II 型受体异源四聚体磷酸化受体调节的 SMAD (R-SMAD)。TGF-β-受体结合导致 SMAD2/3 磷酸化，而 BMP-受体结合则诱导 SMAD 1/5/8 磷酸化。然后，磷酸化 SMAD (pSMAD) 与 co-SMAD SMAD4 形成复合体，在该点位上进行核转位，它们在其中充当靶基因的转录调节剂。SMAD 磷酸化和功能输出的程度（例如，刺激的血管生成或减弱的细胞增殖）取决于配体浓度以及暴露的持续时间。在本研究中，我们定量评估了 R-SMAD 的磷酸化状态，以及它们在三个不同生物尺度上的下游生物效应：1）生化、2）细胞和 3）组织/3D 模型。在生化水平上，可以使用定量的 ELISA 方法对响应生长因子刺激的 R-SMAD 的时间和剂量依赖性磷酸化进行定量分析。通过 SMAD 磷酸化和核转位的高内涵成像，可以在细胞水平上量化生长因子刺激，同时监测细胞增殖率。最后，高分辨率共聚焦成像可用于使用基于 HUVEC 的 3D 血管生成模型系统观察磷酸化 SMAD 信号转导的发展结果。