基于微流控芯片構(gòu)建三維基質(zhì)支架中的腫瘤細(xì)胞侵襲模型.pdf

1、腫瘤細(xì)胞侵襲是惡性腫瘤進(jìn)行侵襲的關(guān)鍵步驟，在三維條件下，模擬腫瘤細(xì)胞的侵襲過程能夠更好地研究腫瘤細(xì)胞侵襲機(jī)制，能夠?yàn)橐院蟮难兄瓶拱┧幬锾峁┬畔?。而腫瘤多細(xì)胞球體不僅能夠檢測(cè)抗癌藥物的效果，而且還能夠反映腫瘤細(xì)胞在三維條件下的侵襲能力。而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如：Boyden小室，Transwell小室法和旋轉(zhuǎn)瓊脂培養(yǎng)法大多只能在二維尺度下(2D)研究腫瘤細(xì)胞侵襲行為，不能反映體內(nèi)腫瘤細(xì)胞生長運(yùn)動(dòng)的微環(huán)境，以及監(jiān)測(cè)侵襲或者腫瘤多細(xì)胞球體形成的過

2、程，并且旋轉(zhuǎn)瓊脂培養(yǎng)法需要借助外力的作用形成多細(xì)胞球體。隨著微流控技術(shù)的發(fā)展，能夠設(shè)計(jì)和構(gòu)建微流控平臺(tái)研究腫瘤細(xì)胞在三維條件下細(xì)胞生物學(xué)行為，比如腫瘤細(xì)胞的侵襲和腫瘤多細(xì)胞球體的形成。
　　 目的為得到更為真實(shí)可信的侵襲結(jié)果和三維條件下多細(xì)胞球體的形成過程，在微流控技術(shù)基礎(chǔ)上自行設(shè)計(jì)和構(gòu)建腫瘤細(xì)胞生物學(xué)模型。該模型不僅能夠模擬腫瘤細(xì)胞侵襲和腫瘤多細(xì)胞的3D微環(huán)境環(huán)境，而且能夠監(jiān)測(cè)腫瘤細(xì)胞與三維(3D)微環(huán)境的相互作用和生化因子對(duì)

3、侵襲過程和形成多細(xì)胞球體的動(dòng)態(tài)影響，以及在三維環(huán)境下監(jiān)測(cè)腫瘤細(xì)胞侵襲或者多細(xì)胞球體在形成過程中腫瘤細(xì)胞的形態(tài)變化和彼此之間相互作用。
　　 方法為評(píng)價(jià)該芯片用于腫瘤細(xì)胞侵襲機(jī)制研究的可行性和優(yōu)越性，首先用FITC-葡聚糖表征微流控芯片的濃度梯度，用以驗(yàn)證在基質(zhì)膠模擬的三維環(huán)境能夠形成穩(wěn)定的濃度梯度。該芯片用基質(zhì)膠模擬乳腺腫瘤細(xì)胞的3D微環(huán)境，用PI和鈣黃綠素對(duì)三維培養(yǎng)的MDA-MB-231細(xì)胞進(jìn)行雙染實(shí)驗(yàn)，以檢測(cè)MDA-MB-2

4、31在三維環(huán)境生長的狀況。并全程監(jiān)測(cè)在腫瘤壞死因子(TNF-α)濃度梯度誘導(dǎo)下，乳腺腫瘤細(xì)胞(MDA-MB-231)侵襲的全過程。篩選合適的細(xì)胞量，在三維環(huán)境下，TNF-α和血清刺激下形成多細(xì)胞球體的全過程。
　　 結(jié)果在用基質(zhì)膠模擬的三維環(huán)境，能夠形成穩(wěn)定的濃度梯度，并且穩(wěn)定的濃度梯度將會(huì)保持10h以上。對(duì)生長三天的MDA-MB-231進(jìn)行雙染，結(jié)果表明能夠在微流控芯片中進(jìn)行腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)，TNF-α能夠誘導(dǎo)乳腺腫瘤細(xì)胞在3

5、D基質(zhì)膠中定向侵襲。發(fā)現(xiàn)侵襲到基質(zhì)膠中的乳腺腫瘤細(xì)胞會(huì)形成具有侵襲突起的頂細(xì)胞，并且頂細(xì)胞和柄細(xì)胞首尾相連形成線狀。血清誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞能夠形成不規(guī)則橢圓形多細(xì)胞球體，并且多細(xì)胞球體之間有相互靠近的趨勢(shì)，多細(xì)胞球體的數(shù)量隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加而減少。TNF-α能夠誘導(dǎo)MDA-MB-231形成橢圓形的多細(xì)胞形體，細(xì)胞數(shù)目和直徑大小隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加而呈增加趨勢(shì)，但是所形成的多細(xì)胞球體直徑很難達(dá)到100μm且多細(xì)胞球體之間沒有相互靠近的趨勢(shì)。