利用微流控技術(shù)模擬骨仿生微環(huán)境促進(jìn)乳腺癌進(jìn)展機(jī)理研究

乳腺癌是女性健康潛在威脅之一。臨床研究表明，骨是晚期乳腺癌患者最常發(fā)生轉(zhuǎn)移的部位之一，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。

在藥物篩選和腫瘤病理研究中，傳統(tǒng)二維培養(yǎng)的細(xì)胞模型難以準(zhǔn)確分析腫瘤細(xì)胞與骨細(xì)胞之間的相互作用，給有效篩選和評(píng)估靶向乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的藥物和治療方案帶來困難。

模擬骨仿生微環(huán)境對(duì)于構(gòu)建乳腺癌骨轉(zhuǎn)移體外模型至關(guān)重要。近年，基于微流控技術(shù)的細(xì)胞-細(xì)胞共培養(yǎng)體系，為腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移等病理生理研究提供了新平臺(tái)、新手段。

近日，西南大學(xué)余玲課題組開發(fā)了基于I型膠原蛋白修飾的尼龍線基（Col-I@thread）的乳腺癌-骨轉(zhuǎn)移共培養(yǎng)裝置。該研究利用線基裝置易疊加-拆分的特點(diǎn)，量化了乳腺癌細(xì)胞向骨細(xì)胞侵襲的過程。分離出侵入骨細(xì)胞層的乳腺癌細(xì)胞，并分析其基因特征，探究了乳腺癌細(xì)胞與成骨細(xì)胞之間的相互作用及信號(hào)通路變化。

在該項(xiàng)工作中，研究人員通過冷凍干燥方法制備膠原蛋白修飾的尼龍線基（Col-@thread）用于細(xì)胞培養(yǎng)，分析了線基上三維生長(zhǎng)的成骨細(xì)胞在基因表達(dá)、成骨分化功能等方面的變化。將Col-I@thread與聚氯乙烯片材制作的框架相組裝，構(gòu)建了乳腺癌-骨轉(zhuǎn)移共培養(yǎng)模型。利用“指叉”共培養(yǎng)模型可分離、易拆卸的特點(diǎn)捕獲了侵襲入骨細(xì)胞層的乳腺癌細(xì)胞和共培養(yǎng)后的成骨細(xì)胞，并通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序與獨(dú)立培養(yǎng)的乳腺癌細(xì)胞和成骨細(xì)胞進(jìn)行基因比對(duì)分析。

結(jié)果表明，Col-I@thread促進(jìn)了成骨細(xì)胞鈣離子分泌、成骨分化趨勢(shì)和骨細(xì)胞礦化過程。乳腺癌-骨細(xì)胞共培養(yǎng)模型中分選出的侵入骨細(xì)胞層的乳腺癌細(xì)胞，其腫瘤相關(guān)基因CX43、CXCR5和CSPG4的水平升高。同時(shí)，成骨細(xì)胞的成骨分化基因RUNX2、RANKL和OPG受到抑制，提示乳腺癌細(xì)胞侵襲可以抑制成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)和骨分化功能，造成對(duì)成骨分化能力和骨微環(huán)境的破壞。

綜上所述，該研究基于Col-I@thread構(gòu)建的乳腺癌-骨轉(zhuǎn)移共培養(yǎng)模型，模擬了骨基質(zhì)微環(huán)境，為乳腺癌細(xì)胞和成骨細(xì)胞之間的生物學(xué)關(guān)系研究提供參考，在新藥篩選和靶向乳腺癌骨轉(zhuǎn)移治療的研究中具有應(yīng)用潛力。






審核編輯：劉清