基于微流控芯片构建三维基质支架中的肿瘤细胞侵袭模型

肿瘤细胞侵袭是一个复杂而高度协调的过程,传统的实验技术,如Boyden小室、Transwell小室法大多只能在二维(2D)尺度下研究肿瘤细胞侵袭,并不能反映体内的侵袭微环境以及监测侵袭过程.为得到更为真实可信的侵袭结果,在体外构建一种三维(3D)肿瘤细胞侵袭模型是十分必要的.本研究在微流控技术基础上自行设计和构建肿瘤细胞侵袭模型,该模型不仅能够模拟肿瘤细胞的侵袭3D微环境,而且能够监测肿瘤细胞与3D微环境的相互作用,以及全程监测生化因子对肿瘤细胞侵袭过程的动态影响.为评价该芯片用于研究肿瘤细胞侵袭机制的可行性和优越性,用该芯片模拟乳腺肿瘤细胞(MDA-MB-231)的3D微环境,并全程监测在细胞坏死因子(TNF-α)浓度梯度诱导下,MDA-MB-231侵袭的全过程.该模型实验结果表明,TNF-α能够诱导MDA-MB-231在3D基质胶中进行定向侵袭,并且发现侵袭到基质胶中的MDA-MB-231会形成具有侵袭突起的顶细胞,顶细胞和柄细胞首尾相连形成线状.该微流控芯片有望为研究肿瘤细胞的侵袭机制和开发抑制肿瘤细胞侵袭药物提供一个新的研究平台.     

生物医用纳米材料在增强肿瘤细胞免疫原性死亡中的应用

激活机体的适应性免疫反应是提升长期抗肿瘤疗效的关键因素.化学治疗、放射治疗、光动力治疗(photodynamic therapy, PDT)等方法可诱导肿瘤细胞发生凋亡并伴随着免疫原性死亡(immunogenic cell death, ICD). ICD引起的损伤相关分子模式(damage associated molecular patterns, DAMPs)分子的暴露或释放可刺激免疫系统发挥抗肿瘤免疫作用,招募抗原递呈细胞(antigen-presenting cell, APC),激活T细胞适应性免疫应答.因此,在肿瘤免疫治疗中ICD诱导剂可以改善其治疗效果,从而提高患者生存率.越来越多的研究表明,基于纳米材料的癌症治疗平台不仅可以实现特定肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)刺激响应的药物控制释放,并且其可以调节TME进而诱导肿瘤细胞发生ICD,这撞击出了癌症纳米医学的新火花.自此以后,设计和构建增强肿瘤ICD效应的生物医用材料的相关研究受到了极大关注.基于此背景,本文首先介绍了肿瘤ICD的成因以及纳米材料在诱导肿瘤ICD中发挥的多重功能.其次...     

基于微流控芯片的细胞迁移

细胞迁移在血管再生、伤口愈合、炎症反应、胚胎发育等多种生理和病理过程中起到关键作用.细胞迁移研究中,传统的研究方法无法满足高通量的需求,且大多是单因素检测,难以综合考虑细胞基质、浓度梯度等多参数对细胞迁移的影响.微流控芯片分析是当前的科技前沿领域之一,其作为细胞迁移研究新的技术平台,一方面具有集成度高、灵敏度高、高通量、试剂消耗少等优势,快速实现大规模分析;另一方面芯片中微米级的通道结构可精确控制物质浓度梯度和微流体,调节溶液温度和pH等细胞微环境要素,更真实模拟细胞体内生长微环境,并完成实时监测.微流控芯片已经被广泛应用于细胞迁移研究,其模型分为二维(2D)和三维(3D)2大类,分别从平面培养和立体生长的角度,研究不同因子浓度梯度、电刺激或细胞间相互作用等条件对细胞迁移行为的影响,打破了传统方法的局限性,促进了生物及医学等领域的研究.本文介绍了微流控芯片在细胞迁移研究中应用的最新进展,重点综述了研究细胞迁移的2D和3D微流控芯片,并讨论了各类微流控芯片的优缺点.     

肿瘤微环境响应聚合物胶束在肿瘤诊疗中的应用

肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)是一种在肿瘤发生发展过程中,由肿瘤细胞与浸润的免疫细胞、基质细胞、血管、细胞外基质和分泌因子等共同构成的特殊生理环境,表现出乏氧、弱酸性、高内源性过氧化氢(H2O2)浓度、高谷胱甘肽(glutathione, GSH)含量,以及部分酶过度表达等特征.目前,基于TME响应聚合物胶束(polymeric micelles, PMs)体系为药物的精准递送提供了新思路,在纳米医学领域引起了越来越多的关注. TME响应PMs,在正常生理环境(如血液)中保持结构稳定,而到达肿瘤组织后,可通过质子化、界面电性翻转、化学键水解等物理化学变化来响应TME的生理特性,提高对肿瘤组织的靶向能力,实现在肿瘤组织中的有效富集.本文回顾了近年来TME响应PMs的研究进展,重点介绍了TME响应PMs的设计思路、响应机制和靶向策略.在对各响应策略进行归纳整理之后,总结比较了各响应策略的优势及其不足.并在此基础上,探讨了TME响应PMs在肿瘤精准诊疗中更多的应用前景.     

纳米技术识别和调控肿瘤微环境用于肿瘤诊疗的研究进展

肿瘤是由肿瘤细胞及其周围的基质细胞和非细胞组分构成的复合体.肿瘤微环境在肿瘤的生长与转移过程中发挥至关重要的作用,因此越来越多的研究致力于探索靶向或调控肿瘤微环境的诊断试剂和治疗药物.新兴的纳米技术为肿瘤的精确定位和早期诊断、靶向、长效和联合治疗提供了重要的研发平台,为克服传统药物非特异性靶向和非选择性损伤机体组织的瓶颈问题提供了可能.本文概述了肿瘤微环境的组成、特性及关键调控因子,总结了目前针对肿瘤微环境的抗肿瘤药物研究进展,阐述了靶向型和调控型纳米材料诊断肿瘤微环境的最新进展,同时对靶向和调控肿瘤微环境的纳米材料在肿瘤治疗方面的应用进行综述.提高纳米药物和诊断试剂的特异性及诊疗一体化,将是未来的重要发展方向之一.     

阻断循环肿瘤细胞免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A抑制肿瘤转移

<正>肿瘤细胞的转移扩散是癌症相关死亡的主要原因.从原发灶肿瘤脱落的循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, CTCs)被认为是肿瘤远端转移的“种子”[1].阐明肿瘤细胞转移扩散的潜在机制、开发针对肿瘤转移“种子”细胞的新型治疗策略对抑制肿瘤转移具有重要意义.近年来,随着人们对肿瘤免疫逃逸的认知,实体肿瘤原发或转移灶肿瘤微环境中肿瘤细胞与不同类型的免疫细胞之间的免疫检查点分子已经得到了广泛的研究,并被应用于肿瘤的临床治疗.     

淋巴结-肿瘤双靶向型外泌体:双效协同肿瘤免疫治疗

<正>肿瘤免疫治疗可以调动机体自身的免疫系统识别杀伤肿瘤,是目前临床治疗中极具前景的肿瘤治疗新策略[1,2].但是,并非所有的患者都会响应免疫治疗,这归因于:(1)患者体内能够特异性识别肿瘤细胞的效应T细胞数量不足;(2)肿瘤免疫抑制微环境对免疫细胞的抑制作用.事实上,现有的大部分肿瘤免疫治疗侧重于提升体内免疫细胞的功能和数量,     

基于微流控芯片构建一种新的体外血管生成模型

血管生成在许多生理和病理过程中发挥着重要作用, 但血管生成的机理仍不清楚.因此, 为探明血管生成机理及开发"血管生成相关"疾病的治疗方法, 在体外构建一个合适的血管生成模型是十分必要的. 基于微流控系统构建了一种新型体外血管生成模型, 该系统不仅能为内皮细胞生长提供一种近似于在体的微环境, 并能实时监测内皮细胞对其微环境所发生变化的响应. 为评价该系统用于血管生成模型建立的可行性和优越性, 考察了促血管生长因子对内皮细胞增殖、迁移和管样结构形成能力的影响. 研究结果表明, 在促血管生长因子的诱导作用下, 内皮细胞在三维基质材料中的增殖能力大大提高(提高了 59.12%);在促血管生长因子浓度梯度的诱导作用下, 内皮细胞定向从低浓度往高浓度侵入基质胶且形成管腔样结构. 以上结果表明, 该系统不仅能为血管生成机理的阐明提供一个良好的研究平台, 还能为促血管生成药物或者抗血管生成药物的筛选提供一个合适的筛选平台.     

炎症细胞是癌的朋友还是对头?

现在已很清楚炎症细胞对肿瘤的发展有很大影响,在早期瘤形成过程中,炎症细胞是很强的肿瘤促进因子,它们营造了一个有利肿瘤生长的环境,致成细胞中基因的不稳定性,并且促使产生血管。炎症细胞及其产生的趋化因子和细胞因子可影响肿瘤的整体结构,调节它们在微环境中的生长、迁移和细胞分化,这种微环境是由癌细胞、成纤维细胞和内皮细胞所形成的。在肿瘤生长过程的后阶段,瘤细胞也借用炎症的各种机制,例如选择素-配体(selectin-ligand)相互反     

sTRAIL在大肠杆菌中的表达及其诱导细胞凋亡活性的研究

TRAIL(TNF relatedapoptosis inducingligand ,简称TRAIL或Apo 2L)是肿瘤坏死因子家族的新成员 ,体外研究表明其具有特异性杀伤肿瘤细胞的功能 .为了进一步探索TRAIL的生物学功能及其临床应用前景 ,首次从中国正常人外周血淋巴细胞中扩增了TRAIL胞外功能区(sTRAIL) ,并将其插入原核表达载体 ,转化大肠杆菌后 ,可溶型重组蛋白 (rsTRAIL)获得了高效稳定表达 ,其产量达到菌体总蛋白的 30 %左右 .体外研究表明 ,亲和层析纯化后的重组蛋白在 0 .1～ 1 μg/mL的浓度范围内 ,能显著诱导所试全部 7种肿瘤细胞株细胞凋亡 ,但不能诱导正常鼠成纤维细胞株细胞凋亡 ;进一步研究表明 ,rsTRAIL对贲门癌、乳腺癌和恶性胸腺瘤等原代细胞也具有强烈的杀伤作用 ,但不能杀伤正常人外周血淋巴细胞 .此实验结果为rsTRAIL特异性地诱导肿瘤细胞凋亡的生物学作用提供了新的实验证据 ,具有重要的临床应用价值 .     

水通道蛋白AQP1的表达促进SMMC-7221人肝癌细胞的迁移

肿瘤细胞的迁移是肿瘤侵润和转移的关键步骤. 本研究发现水通道蛋白介导的细胞膜高水通透性促进肿瘤细胞迁移. 对高转移性SMMC-7221人肝癌细胞系进行RT-PCR, 免疫荧光和免疫印迹分析, 发现水通道蛋白AQP1表达. 进一步分析发现, SMMC-7221细胞系有细胞膜高水通透性(SMMC- 7221hPf)和低水通透性(SMMC-7221lPf)的两个亚群, 分别与细胞膜AQP1表达量相一致. SMMC- 7221hPf细胞的穿孔迁移速率和平面迁移率均显著高于SMMC-7221lPf, 而细胞的贴附和增殖能力没有显著差别. AQP1腺病毒感染SMMC-7221lPf细胞提高了AQP1表达量以及细胞膜水通透性和细胞迁移速率. 上述结果显示, 水通道蛋白AQP1介导的细胞膜高水通透性促进SMMC-7221人肝癌细胞的迁移, 并且可能参与肿瘤的侵润和转移过程.     

芹菜素通过抑制PKB/Akt激酶活性诱导人胃癌细胞凋亡

芹菜素是一种广泛分布于水果和蔬菜中的黄酮类物质. 研究证实, 芹菜素在体外可以抑制多种肿瘤细胞的生长, 但其发挥抗肿瘤作用的确切机制目前还不十分清楚. 采用人胃癌细胞株为肿瘤模型, 在体外探讨了芹菜素对胃癌细胞的生长抑制和凋亡诱导作用. 结果发现, 芹菜素可以明显抑制胃癌细胞的生长. 此外, 利用DNA琼脂糖凝胶电泳检测到典型的DNA梯形条带, Western blotting方法检测到Caspase-3的活性片段, 并呈现明显的时间依赖关系, 说明芹菜素可以诱导细胞发生凋亡. 进一步研究发现, 芹菜素在诱导细胞凋亡的同时可以抑制蛋白激酶B (Akt)的激酶活性. 芹菜素可以时间依赖方式抑制与细胞增殖相关的Akt及Akt下游促凋亡蛋白Bad的磷酸化, 但对总Akt及总Bad蛋白的表达无影响. 实验结果提示, 芹菜素可以通过抑制Akt激酶活性而诱导胃癌细胞发生凋亡. 由于已经证实在多种肿瘤细胞中存在Akt激酶的活化, 因此对肿瘤细胞中Akt激酶的抑制将为肿瘤的临床治疗提供新的思路.     

FGF-2/FGFR信号转导途径与肿瘤的关系及在乳腺癌发生中的作用

碱性成纤维细胞生长因子(FGF-2)是一种能调节细胞分裂、增殖、迁移及分化的多效生长因子. 研究表明, FGF-2在肿瘤生长和新血管生成中起重要的作用. FGF-2诱导的生物学效应很大程度上是依赖于TPK受体(酪氨酸激酶受体)和胞内二级信使分子(mitogen activted protein kinase)等蛋白分子组成的功能性信号转导网络来实现的, 该网络中不同信号转导通路的活化状态对应着各种不同的生物学效应. 本文将阐述在肿瘤及乳腺癌发生过程中FGF-2诱导的信号转导途径的作用机理方面的研究进展.     

仿生生物自发光纳米材料用于肿瘤光动力治疗

光动力疗法(PDT)具有高效的肿瘤细胞杀伤能力,因此被用于多种肿瘤的治疗,但是光在组织中穿透性较差,限制了光动力疗法的进一步发展.为解决肿瘤光动力治疗中外部照射光组织穿透力弱的问题,本文仿生萤火虫生物发光特性,构建了可在组织内部进行生物自发光的纳米材料.选择ZIF-8对生物发光系统进行封装,并选择Mn O2对ZIF-8进行包裹以此来减少纳米粒子的毒性.该纳米粒子能够实现发光系统在肿瘤部位响应释放.同时,选择激发波长与生物发光波长重叠的光敏剂直接与发光系统相连,保证了高效的生物发光共振能量转移.本文研究证实了该纳米材料具有层次分明的核壳结构,以及良好的细胞生物相容性,可被肿瘤细胞大量摄取.进一步研究证明该纳米材料可在肿瘤细胞高谷胱甘肽的微环境中降解,释放催化酶及发光底物,并在腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)的作用下进行生物自发光.同时,细胞实验证实了发光底物可通过生物发光共振能量转移效应激发光敏剂产生活性氧,进行光动力治疗,对耐药肿瘤细胞具有良好的细胞杀伤效果.本文构建的生物自发光纳米材料具有在生物深层组织进行生物自发光激活光敏剂光动力的潜力,有望解决肿瘤光动力治疗中外部照射光组织穿透力弱的缺...     

微载体支持下人肝癌细胞静置三维培养

传统的单层平面培养仍然是目前肝癌研究中最常用的体外培养方法,而这种方法不能形成类似体内的结构,在研究体内细胞与细胞、细胞与微环境之间的相互作用等方面存在明显的限制性,以微载体Cytodex－3为支持物,在静置状态下培养人肝癌细胞BEL－7402,构建一种简单易行的人肝癌细胞三维培养模型,电子显微镜、酶活性及流式细胞仪分析表明,细胞呈多面体形,多层重叠排列呈巢状,胞间有0．5－2．0μm的间隙,胞间细胞膜局部突起密切接触,有桥粒形成,90％以上细胞存活,并维持葡萄糖的分解代谢和表达EGF受体,胞内AST,ALT及LDH－L的活性高于平面培养,该三维结构具有体内索状型和实体型肝癌的结构特征,较之单层平面培养,更适合于研究肝癌细胞及细胞与微环境之间的 之间的相互作用,以及用于肝癌细胞浸润、转移和抗药性机理的研究。     

功能化氧化石墨烯的靶向肿瘤成像与光热治疗

整合素α_vβ₃是一种跨膜糖蛋白, 高表达于多种肿瘤细胞表面, 如人恶性胶质瘤(U87-MG). 它能够作为一类肿瘤标志物, 为肿瘤类型的诊断提供依据, 并为肿瘤治疗提供潜在作用靶点. 本文以人恶性胶质瘤细胞(U87-MG)为治疗模型, 利用靶向配体——整合素α_vβ₃单克隆抗体(integrin α_vβ₃ monoclonal antibody), 偶联新型纳米材料——氧化石墨烯(nano-graphene oxide, NGO), 构建成一种新型纳米探针(NGO-mAb-FITC)用于靶向成像及光热治疗. 这种纳米探针具有主动靶向功能, 可识别α_vβ₃阳性表达细胞U87-MG, 但不被α_vβ₃阴性表达的人乳腺癌细胞(MCF-7)摄取. 通过异硫氰酸荧光素(FITC)共价修饰靶向配体, 使纳米探针(NGO-mAb-FITC)获得对肿瘤细胞的靶向成像作用. 同时, 利用氧化石墨烯在808 nm近红外激光照射下的光热转化性能, 使得特异性摄取NGO-mAb-FITC纳米探针的肿瘤细胞内部产生过高热(hyperthermia), 从而诱导肿瘤细胞热损伤及细胞凋亡. 实验结果表明, NGO-mAb-FITC能有效识别靶细胞, 为肿瘤诊断提供依据, 而利用氧化石墨烯的高光热转换性能, 为肿瘤治疗提供新途径, 并有望成为一种有潜力的新型靶向光热转换探针而用于肿瘤的成像诊断与光热治疗.     

人可溶性TRAIL蛋白在衣藻叶绿体中的表达

肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TRAIL)能选择性诱导多种肿瘤细胞凋亡而对正常细胞无毒性. 以衣藻叶绿体基因组的clpP-trnL-petB-chlL-rpl23-rpl2为同源重组片段, 壮观霉素抗性基因为选择标记, 构建了编码TRAIL胞外区可溶性片段(sTRAIL)的cDNA衣藻叶绿体表达载体p64TRAIL, 通过基因枪将其导入衣藻叶绿体中, 经壮观霉素抗性筛选, 获得了3个抗性衣藻转化子. 转化子经过抗性继代筛选后, 经PCR, Southern blot检测分析及暗培养, 证实sTRAIL编码区DNA已整合到衣藻叶绿体基因组中, Western blot检测分析表明, sTRAIL编码区在衣藻叶绿体中获得了表达. Western blot影像摄录分析表明, 表达的sTRAIL蛋白占衣藻细胞可溶性总蛋白的0.43%~0.67%. 实验结果证明, 用衣藻叶绿体作为生物反应器生产医药蛋白是可行的.     

重组可溶性TRAIL诱导肿瘤细胞凋亡

在大肠杆菌系统中表达并纯化了3种不同长度的可溶性TRAIL,分别为sTRAIL（74－281）,sTRAIL(95－281）及sTRAIL(101－28）。细胞凋亡实验表明氨基酸101位前的序列对TRAIL诱导肿瘤细胞凋亡的生物学功能具有抑制作用。sTRAIL（101－281）能在6h内诱导不同类型的肿瘤细胞凋亡,但对正常细胞无毒性。不同类型的肿瘤细胞对TRAIL的敏感程度不同,一些敏感肿瘤细胞系中部分细胞对TRAIL具有抗性。根据实验结果提出抗性细胞中可能表达一种或多种半衰期短的、能抑制肿瘤细胞凋亡的蛋白的假说,并为探索将TRAIL开发成肿瘤治疗药物的可能性奠定了基础。     

新型铂配合物Mor-platin导致细胞凋亡及抑制细胞迁移

探讨了新型铂配合物Mor-platin对人肺癌细胞(H1975)的抗癌效果以及对细胞迁移和侵袭的影响.运用噻唑蓝法和活性氧检测试剂盒,比较Mor-platin与经典抗癌药物顺铂影响H1975细胞存活率和活性氧产生的不同;利用细胞周期与细胞凋亡检测试剂盒,研究Mor-platin和顺铂对细胞凋亡与细胞周期的影响;Western blot法检测Mor-platin对caspase相关蛋白caspase 3/8/9/脱氧核糖核酸修复酶(PARP)蛋白水平和凋亡相关蛋白B-淋巴瘤-2基因相关蛋白(Bax)/B-淋巴瘤-2基因(Bcl-2)比值的改变;最后使用划痕实验和transwell装置研究Mor-platin和顺铂对H1975细胞迁移和侵袭的影响.实验结果显示,Mor-platin与顺铂相比,在更低的浓度下即能杀死H1975细胞.另外,Mor-platin比顺铂更易产生细胞内活性氧,使细胞阻滞于S期,激活caspase相关蛋白caspase 3/8/9/PARP,增加Bax/Bcl-2比值,最终导致细胞凋亡.通过划痕与transwell实验还发现,Mor-platin可以抑制肿瘤细胞迁移和侵袭,而顺铂没有这种现象.综上所述,Mor-platin具有更好的抗肺癌细胞能力,以及独特的抑制细胞迁移能力,为铂类化合物的开发和肿瘤药物的研究提供了新思路.     

中药及其活性成分对肿瘤相关调节性T细胞抑制作用研究

尽管只占外周CD4T淋巴细胞的10%,调节性T细胞(CD4~+ Foxp~(3+) regulatory T cells,Treg细胞)却是免疫系统不可缺少的重要组成部分,因为该群细胞对维持免疫系统内环境稳定及防止自身免疫反应至为关键。在肿瘤患者,Treg细胞大量积聚于肿瘤微环境中,强烈抑制机体对肿瘤的保护性免疫监视和对肿瘤的免疫反应,从而帮助肿瘤细胞发生免疫逃逸,促进肿瘤的发生和发展。目前的研究表明,中药可以通过减少Treg细胞的数量或比例、抑制Treg细胞的功能和相关细胞因子的产生以及转录因子的表达,从而抑制肿瘤的生长和转移。文章通过对有关文献的综述和分析,详细介绍了中药对肿瘤相关Treg细胞的作用及机制。