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科学家用微芯片揭示出肿瘤细胞如何变侵袭细胞

作者: 稿源: 科技日报  2014-08-25 21:16


  微芯片揭示肿瘤细胞如何变侵袭细胞

  可用于设计防止肿瘤细胞从良性变成恶性肿瘤的治疗方案

  科技日报讯科学家用一种微芯片作为细胞的“障碍训练场”,揭示出细胞变形如何把肿瘤从良性变成了具有侵袭性的恶性肿瘤。相关论文发表在近期《自然·材料》杂志上。

  在上皮—细胞间质转化(EMT)过程中,上皮细胞会和内部组织粘在一起变成间质细胞,才能扩散和迁移。在胚胎阶段这一过程是有利的,让细胞能在整个胚胎中移动,建立起各种组织。近来研究人员提出,EMT可能在癌症转移中也发挥作用,让癌细胞从肿瘤上脱离,转移到远处其他器官开拓新的“殖民地”。

  “人们对EMT如何运作,以及它和肿瘤扩展之间有何关系很感兴趣,但还没人知道这是怎样发生的。”论文第一作者、布朗工程学院与生物医学工程中心副教授、麻省总医院博士后研究员王伊恩(音译)说。

  据物理学家组织网近日报道,为了理解癌细胞是怎样运动的,研究人员用微电子处理技术制作出一种PDMS芯片,由一个约半毫米见方的底盘覆盖一层微柱阵列构成,微柱直径10微米,间隔10微米,仅容细胞通过。利用显微镜和延时摄影技术,研究人员观察了细胞是怎样通过芯片的。

  “基本上,这就像细胞的障碍训练场,这些柱子的大小和空间都是严格控制的。”王伊恩说,“我们能跟踪每个细胞,按细胞运动方式统计分析,给它们分类。”

  在实验中,研究人员从基准良性癌细胞开始(上皮细胞开始表达一种特殊蛋白质),然后用化学物质诱导细胞变成恶性的和间质细胞。当所有细胞都完成转变后,它们就能在“障碍训练场”上自由运动了。实验显示,细胞表现出两种运动模式:多数细胞在群体中和其他细胞一起缓慢移动,少数细胞会脱离大部队,迅速覆盖到更大的地方。

  “在细胞迁移时,EMT让癌细胞升级,把它们从‘经济车’变成快速‘跑车’。”王伊恩说,“我们的技术能同时跟踪数千辆‘车’,在拥堵的‘经济车’车流中,一些‘跑车’会全力向前开,另一些‘跑车’会另辟蹊径,绕道远处。”约84%的细胞会待在一起,在芯片底盘上慢慢前进;其他16%的细胞会跑到前面,迅速通过底盘。更令人吃惊的是,那些待在群体中的细胞开始再次表达上皮蛋白,这表明它们已经再次恢复成上皮细胞型。

  王伊恩还指出:“根据这一发现,人们可以设计出有意义的治疗策略,开发一种能让间质细胞‘跑车’恢复为上皮细胞‘经济车’的药物,使它们堵在一起不能动,就不能去侵袭周围组织了。”此外,本实验的技术也能用于前期测试抗迁移药物。

  (常丽君)

编辑: 司庆元
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