腫瘤多器官轉(zhuǎn)移微流控芯片的構(gòu)建及應(yīng)用.pdf

1、目的:轉(zhuǎn)移是腫瘤致死的主要原因。大多數(shù)腫瘤轉(zhuǎn)移具有器官選擇性，肺、肝和骨等是最常見的轉(zhuǎn)移器官。本研究目的為以微流控芯片為平臺構(gòu)建腫瘤多器官轉(zhuǎn)移的體外模型，并利用該模型考察唾液腺腺樣囊性癌及乳腺癌的多器官轉(zhuǎn)移過程。
　　方法:本實驗通過光刻膠技術(shù)制備SU-8模板，選用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)作為芯片材料。芯片模型分四層，分別為上下兩層PDMS層、中間夾層的聚酯碳酸酯膜及下層的玻璃基底。實驗

2、中通過預(yù)聚物熱固化的方法使兩層PDMS與中間夾層的聚酯碳酸酯膜形成緊密的封接，通過等離子處理實現(xiàn)PDMS與玻璃基底的不可逆封接。人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(Humanumbilical vein endothelial cells，HUVECs)于聚酯碳酸酯膜上培養(yǎng)，模擬體內(nèi)的血管內(nèi)皮屏障;并通過10kDa FITC-Dextran評價其透過性。原代肺、肝、骨、肌肉細(xì)胞提取自雄性SD大鼠的新鮮組織，分別種入下層PDMS的四個培養(yǎng)池中，模擬不同

3、的靶器官。不同濃度的趨化因子CXCL12種入下層PDMS，作為陽性對照。經(jīng)過細(xì)胞示蹤劑標(biāo)記的唾液腺腺樣囊性癌細(xì)胞系(ACC-M)、乳腺癌細(xì)胞系(MCF7和MDA-MB-231)通過微量注射泵控制，以恒定的流速通過上層PDMS的微通道中，模擬血液循環(huán)中的腫瘤細(xì)胞(Circulation of tumor cells，CTCs)。進(jìn)而，采用鼠尾靜脈注射腫瘤細(xì)胞的方式，體外構(gòu)建BALB/C小鼠腫瘤肺轉(zhuǎn)移動物模型，與芯片模型的實驗結(jié)果相比較，進(jìn)

4、行芯片模型的可靠性驗證?；跇?gòu)建的腫瘤轉(zhuǎn)移芯片模型，考察CXCR4受體拮抗劑AMD3100對腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制作用。
　　結(jié)果:本研究構(gòu)建了腫瘤多器官轉(zhuǎn)移微流控芯片模型，模型包括兩個主要功能模塊，上層PDMS包含4條分枝狀的微通道，用于模擬血管;下層PDMS包括4個培養(yǎng)池，可以接種不同的細(xì)胞或組織，用于模擬不同的器官。我們在芯片模型上考察了趨化因子CXCL12誘導(dǎo)的腫瘤轉(zhuǎn)移，結(jié)果表明，趨化因子CXCL12能夠誘導(dǎo)CXCR4表達(dá)陽性的M

5、CF7、MDA-MB-231、ACC-M黏附于血管內(nèi)皮屏障上，隨著CXCL12濃度的增加，黏附細(xì)胞數(shù)量顯著增多。ELISA結(jié)果顯示來源于小鼠肺、肝、骨的原代細(xì)胞分泌CXCL12，骨骼肌細(xì)胞幾乎不分泌CXCL12。我們在芯片模型上考察了原代細(xì)胞誘導(dǎo)的腫瘤轉(zhuǎn)移，結(jié)果表明在原代細(xì)胞的誘導(dǎo)下，MCF7、MDA-MB-231、ACC-M轉(zhuǎn)移的細(xì)胞數(shù)量出現(xiàn)差異，肺、肝、骨誘導(dǎo)下的轉(zhuǎn)移細(xì)胞數(shù)量明顯高于骨骼肌組。以鼠尾靜脈注射ACC-M構(gòu)建腫瘤肺轉(zhuǎn)移模

6、型，結(jié)果表明ACC-M細(xì)胞出現(xiàn)肺轉(zhuǎn)移，提示芯片模型結(jié)果與動物模型結(jié)果基本一致。我們在芯片模型上考察了在CXCR4受體拮抗劑AMD3100對ACC-M轉(zhuǎn)移的抑制作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AMD3100可以抑制CXCL12及原代肺細(xì)胞誘導(dǎo)的ACC-M的轉(zhuǎn)移。
　　結(jié)論:本研究以微流控芯片為平臺，體外建立了腫瘤多器官轉(zhuǎn)移模型。通過與肺轉(zhuǎn)移動物模型相比較，芯片模型結(jié)果與動物模型結(jié)果基本一致，提示該芯片模型有望在某種程度上取代動物模型。芯片模型和動物模