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        微流控芯片為技術平臺,腫瘤微環(huán)境為對象,在體外模擬構建更接近生理條件的腫瘤微環(huán)境,研究關注腫瘤微環(huán)境中的主要生物化學因素,特別是成纖維細胞、間充質(zhì)干細胞、細胞外基質(zhì)以及多種生長因子在腫瘤轉移過程中的重要作用及相應生物學機制,分述如下:建立了一種基于微流控芯片的異種細胞間接接觸共培養(yǎng)的新方法,用以研究成纖維細胞和腫瘤細胞之間的相互作用.

        該芯片包含多個細胞培養(yǎng)微室和細胞遷移區(qū)域,能夠?qū)崿F(xiàn)無物理損傷的細胞共培養(yǎng)及細胞運動的實時監(jiān)測,并將多種細胞單元操作集成到一個芯片上完成.結果表明,成纖維細胞在腫瘤細胞誘導作用下,發(fā)生定向遷移運動,同時,成纖維細胞受到活化而出現(xiàn)轉分化現(xiàn)象.發(fā)展了一系列可用于二維和三維細胞培養(yǎng)的功能化仿生微流控芯片,用以研究間充質(zhì)干細胞(MSCs)在涎腺腺樣囊性癌細胞(ACC-M)微環(huán)境中的作用,并探討MSCs與ACC-M發(fā)生相互作用時可能涉及的信號轉導通路.基于此方法,能夠精確實現(xiàn)細胞區(qū)域分布及培養(yǎng);可控形成可溶因子的濃度梯度;同時細胞遷移分析可以定量化、實時化.結果表明1)MSCs受到ACC-M細胞的誘導作用發(fā)生細胞定向遷移,這一過程可能是由ACC-M細胞分泌的TGF-β所介導的.2)MSCs會破壞ACC-M細胞間連接,顯著降低其E-cadherin表達,并在CXCL12濃度梯度作用下,促進ACC-M細胞侵襲、轉移,進一步揭示CXCL12/CXCR4信號通路在MSCs促進ACC-M轉移過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胞遷移動力學監(jiān)測方法,用以研究腫瘤細胞侵襲到三維細胞外基質(zhì)的動態(tài)過程,并考察自發(fā)侵襲過程中的相關生物學行為變化.該方法可對細胞運動進行實時監(jiān)測,同時能夠?qū)崿F(xiàn)對細胞運動初始位置的準確定位,可獲取更多定量生物學信息.結果表明,腫瘤細胞HepG-2在侵入細胞外基質(zhì)的過程中,通過與細胞外基質(zhì)的相互作用,發(fā)生細胞骨架重組和細胞形態(tài)變化,促進腫瘤侵襲過程.