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微流控技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著重要的作用
2021-01-19
微流控芯片為技術(shù)平臺(tái),腫瘤微環(huán)境為對(duì)象,在體外模擬構(gòu)建更接近生理?xiàng)l件的腫瘤微環(huán)境,研究關(guān)注腫瘤微環(huán)境中的主要生物化學(xué)因素,特別是成纖維細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)以及多種生長(zhǎng)因子在腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中的重要作用及相應(yīng)生物學(xué)機(jī)制,分述如下:建立了一種基于微流控芯片的異種細(xì)胞間接接觸共培養(yǎng)的新方法,用以研究成纖維細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞之間的相互作用.
該芯片包含多個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)微室和細(xì)胞遷移區(qū)域,能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)物理?yè)p傷的細(xì)胞共培養(yǎng)及細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并將多種細(xì)胞單元操作集成到一個(gè)芯片上完成.結(jié)果表明,成纖維細(xì)胞在腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)作用下,發(fā)生定向遷移運(yùn)動(dòng),同時(shí),成纖維細(xì)胞受到活化而出現(xiàn)轉(zhuǎn)分化現(xiàn)象.發(fā)展了一系列可用于二維和三維細(xì)胞培養(yǎng)的功能化仿生微流控芯片,用以研究間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)在涎腺腺樣囊性癌細(xì)胞(ACC-M)微環(huán)境中的作用,并探討MSCs與ACC-M發(fā)生相互作用時(shí)可能涉及的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路.基于此方法,能夠精確實(shí)現(xiàn)細(xì)胞區(qū)域分布及培養(yǎng);可控形成可溶因子的濃度梯度;同時(shí)細(xì)胞遷移分析可以定量化、實(shí)時(shí)化.結(jié)果表明1)MSCs受到ACC-M細(xì)胞的誘導(dǎo)作用發(fā)生細(xì)胞定向遷移,這一過(guò)程可能是由ACC-M細(xì)胞分泌的TGF-β所介導(dǎo)的.2)MSCs會(huì)破壞ACC-M細(xì)胞間連接,顯著降低其E-cadherin表達(dá),并在CXCL12濃度梯度作用下,促進(jìn)ACC-M細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移,進(jìn)一步揭示CXCL12/CXCR4信號(hào)通路在MSCs促進(jìn)ACC-M轉(zhuǎn)移過(guò)程中的重要參與作用.
建立了一種新型的基于微流控芯片的細(xì)胞遷移動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)方法,用以研究腫瘤細(xì)胞侵襲到三維細(xì)胞外基質(zhì)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,并考察自發(fā)侵襲過(guò)程中的相關(guān)生物學(xué)行為變化.該方法可對(duì)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)初始位置的準(zhǔn)確定位,可獲取更多定量生物學(xué)信息.結(jié)果表明,腫瘤細(xì)胞HepG-2在侵入細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)程中,通過(guò)與細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用,發(fā)生細(xì)胞骨架重組和細(xì)胞形態(tài)變化,促進(jìn)腫瘤侵襲過(guò)程.
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