微芯片揭示腫瘤細胞如何變侵襲細胞
日期：2014-08-27 09:05:05
科學家用一種微芯片作為細胞的“障礙訓練場”，揭示出細胞變形如何把腫瘤從良性變成了具有侵襲性的惡性腫瘤。相關論文發表在近期《自然·材料》雜志上。
在上皮—細胞間質轉化（EMT）過程中，上皮細胞會和內部組織粘在一起變成間質細胞，才能擴散和遷移。在胚胎階段這一過程是有利的，讓細胞能在整個胚胎中移動，建立起各種組織。近來研究人員提出，EMT可能在癌癥轉移中也發揮作用，讓癌細胞從腫瘤上脫離，轉移到遠處其他器官開拓新的“殖民地”。
“人們對EMT如何運作，以及它和腫瘤擴展之間有何關系很感興趣，但還沒人知道這是怎樣發生的。”論文第一作者、布朗工程學院與生物醫學工程中心副教授、麻省總醫院博士后研究員王伊恩（音譯）說。
據物理學家組織網近日報道，為了理解癌細胞是怎樣運動的，研究人員用微電子處理技術制作出一種PDMS芯片，由一個約半毫米見方的底盤覆蓋一層微柱陣列構成，微柱直徑10微米，間隔10微米，僅容細胞通過。利用顯微鏡和延時攝影技術，研究人員觀察了細胞是怎樣通過芯片的。
“基本上，這就像細胞的障礙訓練場，這些柱子的大小和空間都是嚴格控制的。”王伊恩說，“我們能跟蹤每個細胞，按細胞運動方式統計分析，給它們分類。”
在實驗中，研究人員從基準良性癌細胞開始（上皮細胞開始表達一種特殊蛋白質），然后用化學物質誘導細胞變成惡性的和間質細胞。當所有細胞都完成轉變后，它們就能在“障礙訓練場”上自由運動了。實驗顯示，細胞表現出兩種運動模式：多數細胞在群體中和其他細胞一起緩慢移動，少數細胞會脫離大部隊，迅速覆蓋到更大的地方。
“在細胞遷移時，EMT讓癌細胞升級，把它們從‘經濟車’變成快速‘跑車’。”王伊恩說，“我們的技術能同時跟蹤數千輛‘車’，在擁堵的‘經濟車’車流中，一些‘跑車’會全力向前開，另一些‘跑車’會另辟蹊徑，繞道遠處。”約84%的細胞會待在一起，在芯片底盤上慢慢前進；其他16%的細胞會跑到前面，迅速通過底盤。更令人吃驚的是，那些待在群體中的細胞開始再次表達上皮蛋白，這表明它們已經再次恢復成上皮細胞型。
王伊恩還指出：“根據這一發現，人們可以設計出有意義的治療策略，開發一種能讓間質細胞‘跑車’恢復為上皮細胞‘經濟車’的藥物，使它們堵在一起不能動，就不能去侵襲周圍組織了。” 此外，本實驗的技術也能用于前期測試抗遷移藥物。
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