自然-材料:微芯片揭示肿瘤细胞如何变侵袭细胞 上皮间质化

旅行家

作者：Daniel Irimia

来源：《自然—材料》

发布时间：2014-8-25 16:32:45

微芯片揭示肿瘤细胞如何变侵袭细胞



来源：BioMEMS Resource Center, Massachusetts General Hospital

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）

http://www.nature.com/nmat/journ ... /full/nmat4062.html