微芯片揭示腫瘤細胞如何變侵襲細胞

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

　　近來(lái)研究人員提出，EMT可能在癌癥轉移中也發(fā)揮作用，讓癌細胞從腫瘤上脫離，轉移到遠處其他器官開(kāi)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(guān)系很感興趣，但還沒(méi)人知道這是怎樣發(fā)生的。”論文第一作者、布朗工程學(xué)院與生物醫學(xué)工程中心副教授、麻省總醫院博士后研究員王伊恩(音譯)說(shuō)。

　　為了理解癌細胞是怎樣運動(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(jiàn)方的底盤(pán)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(guò)。利用顯微鏡和延時(shí)攝影技術(shù)，研究人員觀(guān)察了細胞是怎樣通過(guò)芯片的。

　　“基本上，這就像細胞的障礙訓練場(chǎng)，這些柱子的大小和空間都是嚴格控制的。”王伊恩說(shuō)，“我們能跟蹤每個(gè)細胞，按細胞運動(dòng)方式統計分析，給它們分類(lèi)。”

　　在實(shí)驗中，研究人員從基準良性癌細胞開(kāi)始(上皮細胞開(kāi)始表達一種特殊蛋白質(zhì))，然后用化學(xué)物質(zhì)誘導細胞變成惡性的和間質(zhì)細胞。當所有細胞都完成轉變后，它們就能在“障礙訓練場(chǎng)”上自由運動(dòng)了。實(shí)驗顯示，細胞表現出兩種運動(dòng)模式：多數細胞在群體中和其他細胞一起緩慢移動(dòng)，少數細胞會(huì )脫離大部隊，迅速覆蓋到更大的地方。

　　“在細胞遷移時(shí)，EMT讓癌細胞升級，把它們從‘經(jīng)濟車(chē)’變成快速‘跑車(chē)’。”王伊恩說(shuō)，“我們的技術(shù)能同時(shí)跟蹤數千輛‘車(chē)’，在擁堵的‘經(jīng)濟車(chē)’車(chē)流中，一些‘跑車(chē)’會(huì )全力向前開(kāi)，另一些‘跑車(chē)’會(huì )另辟蹊徑，繞道遠處。”約84%的細胞會(huì )待在一起，在芯片底盤(pán)上慢慢前進(jìn);其他16%的細胞會(huì )跑到前面，迅速通過(guò)底盤(pán)。更令人吃驚的是，那些待在群體中的細胞開(kāi)始再次表達上皮蛋白，這表明它們已經(jīng)再次恢復成上皮細胞型。

　　王伊恩還指出：“根據這一發(fā)現，人們可以設計出有意義的治療策略，開(kāi)發(fā)一種能讓間質(zhì)細胞‘跑車(chē)’恢復為上皮細胞‘經(jīng)濟車(chē)’的藥物，使它們堵在一起不能動(dòng)，就不能去侵襲周?chē)M織了。” 此外，本實(shí)驗的技術(shù)也能用于前期測試抗遷移藥物。