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西班牙薩拉戈薩大學(xué)科學(xué)家首次采用BE-Gradient微流控芯片觀測(cè)多球細(xì)胞的化學(xué)遷移情況,主要研究了OSC-19多球細(xì)胞(OSC-19:人舌鱗癌細(xì)胞)在FBS(胎牛血清)的趨化反應(yīng)。探究方向如下:1、通過(guò)橫向微通道探究不同化合梯度條件下的趨動(dòng)行為。2、對(duì)比OSC-19多細(xì)胞在微流控系統(tǒng)(膠原包被)和在孔板中的球狀體遷移情況。3、證明了在對(duì)趨化梯度的反應(yīng)中OSC-19單細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)與多細(xì)胞球體培養(yǎng)時(shí)表現(xiàn)出不同的響應(yīng)機(jī)制。
前言:
趨化運(yùn)動(dòng)是指細(xì)胞能夠感受到外界化學(xué)物質(zhì)的濃度梯度,并沿著濃度梯度的方向所做的定向運(yùn)動(dòng)。趨化作用在許多病癥中起著關(guān)鍵作用,包括炎癥和自身免疫性疾病以及癌癥,還有許多發(fā)育和組織重塑過(guò)程,包括胚胎生長(zhǎng)和傷口愈合。因此,能夠詳細(xì)研究趨化過(guò)程的技術(shù)是藥物發(fā)現(xiàn)和基礎(chǔ)生物學(xué)的重要工具。
瓶頸挑戰(zhàn):
許多不同的方案被用來(lái)研究細(xì)胞遷移和趨化作用。Boyden Chamber Assay:Boyden小室法是目前細(xì)胞遷移和侵襲實(shí)驗(yàn)技術(shù)最常用的方法之一。雖然這種方法用途廣泛,但它有一些局限性:例如,它不能直接觀察遷移過(guò)程中的細(xì)胞。除此之外,還有一些研究細(xì)胞遷移和趨化作用其他物質(zhì)或方法,包括under-agarose凝膠、Agarose Spot、Zigmond chamber、Dunn chamber和Insall chamber檢測(cè)等。這些檢測(cè)方法各有其優(yōu)點(diǎn),但它們通常都不能研究隨著時(shí)間變化的化學(xué)梯度對(duì)細(xì)胞的影響。此外,梯度控制和重現(xiàn)性可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。這些缺點(diǎn)都可以通過(guò)使用微流控系統(tǒng)來(lái)克服,微流控系統(tǒng)已經(jīng)成為研究趨化性的有力工具。
雖然現(xiàn)有技術(shù)觀察單細(xì)胞的趨化反應(yīng)裝置是非常有效,例如Jeon NL的預(yù)混器梯度發(fā)生器,但它們?cè)谀撤N程度上與更現(xiàn)實(shí)的細(xì)胞遷移情況有距離。細(xì)胞是多細(xì)胞系統(tǒng)的一部分,往往多細(xì)胞的趨化反應(yīng)與單細(xì)胞展現(xiàn)不一樣的遷移機(jī)制。研究表明,固體腫瘤細(xì)胞可表現(xiàn)出與單個(gè)細(xì)胞不同的機(jī)制進(jìn)行遷移和入侵。例如,膠質(zhì)瘤為可孤立的侵襲性腫瘤,而上皮細(xì)胞似乎是通過(guò)集體運(yùn)動(dòng)侵襲。
這就跟現(xiàn)實(shí)情況造成了一定的差異。更重要的是,現(xiàn)有技術(shù)往往都不允許對(duì)多細(xì)胞的集體遷移,這是一塊研究的空白。
解決方案:
同時(shí),本文采用BE-Gradient微流控芯片作為核心裝置進(jìn)行研究。該裝置由一個(gè)中央室(模擬細(xì)胞培養(yǎng))和兩條包含3個(gè)通向中心室的橫向通道(模擬血管)組成。在中心室容納包含細(xì)胞的水凝膠,兩側(cè)通過(guò)灌注不同濃度的介質(zhì),通過(guò)水凝膠多孔結(jié)構(gòu)對(duì)流體的阻力作用,在橫向微通道形成不同的濃度梯度。
圖1 BE-Gradient微流控芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和參數(shù)示意圖
BE-Gradient微流控芯片的熒光成像和顯微成像表現(xiàn):
其他應(yīng)用:
3D細(xì)胞培養(yǎng):首先將細(xì)胞混合在液相水凝膠中,然后將它們引流至中央室中。水凝膠聚合完成后,通過(guò)橫向通道灌注具有不同濃度化合物的培養(yǎng)基,并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)效果。
2D細(xì)胞培養(yǎng):適用于貼壁細(xì)胞,不僅可以在中央室中檢測(cè),也可以在橫向通道中培養(yǎng)。
應(yīng)用案例:細(xì)胞/球狀體入侵和遷移、血管新生、轉(zhuǎn)移、血管生成、趨化、缺血、細(xì)胞分化或氧化壓力、微型器件內(nèi)的壞死核心生成、葡萄糖梯度實(shí)驗(yàn)。
編輯:jq
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原文標(biāo)題:點(diǎn)成案例| BE-Gradient微流控芯片用于研究多球腫瘤細(xì)胞在FBS的趨化反應(yīng)
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