微芯片揭示腫瘤細(xì)胞如何變侵襲細(xì)胞

　　科學(xué)家用一種微芯片作為細(xì)胞的“障礙訓(xùn)練場(chǎng)”，揭示出細(xì)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(guān)論文發(fā)表在近期《自然-材料》雜志上。在上皮—細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)過程中，上皮細(xì)胞會(huì)和內(nèi)部組織粘在一起變成間質(zhì)細(xì)胞，才能擴(kuò)散和遷移。在胚胎階段這一過程是有利的，讓細(xì)胞能在整個(gè)胚胎中移動(dòng)，建立起各種組織。

　　近來研究人員提出，EMT可能在癌癥轉(zhuǎn)移中也發(fā)揮作用，讓癌細(xì)胞從腫瘤上脫離，轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處其他器官開拓新的“殖民地”。

　　“人們對(duì)EMT如何運(yùn)作，以及它和腫瘤擴(kuò)展之間有何關(guān)系很感興趣，但還沒人知道這是怎樣發(fā)生的。”論文第一作者、布朗工程學(xué)院與生物醫(yī)學(xué)工程中心副教授、麻省總醫(yī)院博士后研究員王伊恩(音譯)說。

　　為了理解癌細(xì)胞是怎樣運(yùn)動(dòng)的，研究人員用微電子處理技術(shù)制作出一種PDMS芯片，由一個(gè)約半毫米見方的底盤覆蓋一層微柱陣列構(gòu)成，微柱直徑10微米，間隔10微米，僅容細(xì)胞通過。利用顯微鏡和延時(shí)攝影技術(shù)，研究人員觀察了細(xì)胞是怎樣通過芯片的。

　　“基本上，這就像細(xì)胞的障礙訓(xùn)練場(chǎng)，這些柱子的大小和空間都是嚴(yán)格控制的。”王伊恩說，“我們能跟蹤每個(gè)細(xì)胞，按細(xì)胞運(yùn)動(dòng)方式統(tǒng)計(jì)分析，給它們分類。”

　　在實(shí)驗(yàn)中，研究人員從基準(zhǔn)良性癌細(xì)胞開始(上皮細(xì)胞開始表達(dá)一種特殊蛋白質(zhì))，然后用化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)細(xì)胞變成惡性的和間質(zhì)細(xì)胞。當(dāng)所有細(xì)胞都完成轉(zhuǎn)變后，它們就能在“障礙訓(xùn)練場(chǎng)”上自由運(yùn)動(dòng)了。實(shí)驗(yàn)顯示，細(xì)胞表現(xiàn)出兩種運(yùn)動(dòng)模式：多數(shù)細(xì)胞在群體中和其他細(xì)胞一起緩慢移動(dòng)，少數(shù)細(xì)胞會(huì)脫離大部隊(duì)，迅速覆蓋到更大的地方。

　　“在細(xì)胞遷移時(shí)，EMT讓癌細(xì)胞升級(jí)，把它們從‘經(jīng)濟(jì)車’變成快速‘跑車’。”王伊恩說，“我們的技術(shù)能同時(shí)跟蹤數(shù)千輛‘車’，在擁堵的‘經(jīng)濟(jì)車’車流中，一些‘跑車’會(huì)全力向前開，另一些‘跑車’會(huì)另辟蹊徑，繞道遠(yuǎn)處。”約84%的細(xì)胞會(huì)待在一起，在芯片底盤上慢慢前進(jìn);其他16%的細(xì)胞會(huì)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(xì)胞開始再次表達(dá)上皮蛋白，這表明它們已經(jīng)再次恢復(fù)成上皮細(xì)胞型。

　　王伊恩還指出：“根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，人們可以設(shè)計(jì)出有意義的治療策略，開發(fā)一種能讓間質(zhì)細(xì)胞‘跑車’恢復(fù)為上皮細(xì)胞‘經(jīng)濟(jì)車’的藥物，使它們堵在一起不能動(dòng)，就不能去侵襲周圍組織了。” 此外，本實(shí)驗(yàn)的技術(shù)也能用于前期測(cè)試抗遷移藥物。