微流控芯片为技术平台,肿瘤微环境为对象,在体外模拟构建更接近生理条件的肿瘤微环境,研究关注肿瘤微环境中的主要生物化学因素,特别是成纤维细胞、间充质干细胞、细胞外基质以及多种生长因子在肿瘤转移过程中的重要作用及相应生物学机制,分述如下:建立了一种基于微流控芯片的异种细胞间接接触共培养的新方法,用以研究成纤维细胞和肿瘤细胞之间的相互作用.

        该芯片包含多个细胞培养微室和细胞迁移区域,能够实现无物理损伤的细胞共培养及细胞运动的实时监测,并将多种细胞单元操作集成到一个芯片上完成.结果表明,成纤维细胞在肿瘤细胞诱导作用下,发生定向迁移运动,同时,成纤维细胞受到活化而出现转分化现象.发展了一系列可用于二维和三维细胞培养的功能化仿生微流控芯片,用以研究间充质干细胞(MSCs)在涎腺腺样囊性癌细胞(ACC-M)微环境中的作用,并探讨MSCs与ACC-M发生相互作用时可能涉及的信号转导通路.基于此方法,能够精确实现细胞区域分布及培养;可控形成可溶因子的浓度梯度;同时细胞迁移分析可以定量化、实时化.结果表明1)MSCs受到ACC-M细胞的诱导作用发生细胞定向迁移,这一过程可能是由ACC-M细胞分泌的TGF-β所介导的.2)MSCs会破坏ACC-M细胞间连接,显著降低其E-cadherin表达,并在CXCL12浓度梯度作用下,促进ACC-M细胞侵袭、转移,进一步揭示CXCL12/CXCR4信号通路在MSCs促进ACC-M转移过程中的重要参与作用.

        建立了一种新型的基于微流控芯片的细胞迁移动力学监测方法,用以研究肿瘤细胞侵袭到三维细胞外基质的动态过程,并考察自发侵袭过程中的相关生物学行为变化.该方法可对细胞运动进行实时监测,同时能够实现对细胞运动初始位置的准确定位,可获取更多定量生物学信息.结果表明,肿瘤细胞HepG-2在侵入细胞外基质的过程中,通过与细胞外基质的相互作用,发生细胞骨架重组和细胞形态变化,促进肿瘤侵袭过程.