《3-D生物晶片中癌細胞侵襲組織的集體行為和動力學研究》是依託重慶大學，由劉靂宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：3-D生物晶片中癌細胞侵襲組織的集體行為和動力學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉靂宇
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
癌症致命性的根本原因之一是癌細胞侵襲破壞組織，引發癌症轉移。先前的研究證實在侵襲過程中癌細胞並不是獨立進行侵襲，而是形成群體並表現出多種集體侵襲行為。為了定量深入理解這些複雜行為，我們擬定設計和建立微流體晶片在體外模擬細胞侵襲的三維環境，實驗結合理論觀測細胞侵襲的集體行為和研究癌細胞不同侵襲行為的內在機制、環境調控以及對組織的影響。並且通過對不同種類細胞群在組織中的動力學研究，理解細胞群力對於細胞轉移能力的影響。最後我們將根據實際病例，利用新型3-D列印技術結合圖像處理方法構建可模擬人體內部複雜細胞侵襲環境的新型生物晶片，探索其取代現有軟刻蝕晶片技術套用於研究癌症等生物問題的可行性。
結題摘要
癌症致命性的根本原因之一是癌細胞侵襲破壞組織，引發癌症轉移。先前的研究證實在侵襲過程中癌細胞並不是獨立進行侵襲，而是形成群體並表現出多種集體侵襲行為。為了深入理解這些複雜行為，我們構建了幾個三維微流體生物晶片模擬癌細胞的侵襲環境，結合實驗數據和理論模型，深入分析了侵襲過程中癌細胞群的生物行為和動力學機制，並取得以下研究成果：（1）取向性膠原纖維能夠誘導乳腺癌細胞MDA-MB-231突破基底膜；（2）乳腺癌細胞MDA-MB-231可以阻止正常上皮細胞MCF-10A的聚集和形成正常的組織；（3）MMPs抑制劑Batimastat可以減少乳腺癌細胞MDA-MB-231干擾上皮細胞MCF-10A形成細胞集團，但是Batimastat並不能完全停止癌細胞破壞空腔型細胞簇結構的行為；（4）DDR1抑制劑7rh可以抑制乳腺癌細胞MDA-MB-231侵襲乳腺導管，並且其藥效與所用劑量相關；（5）異質性結構有助於乳腺癌細胞MDA-MB-231侵襲細胞外間質；（6）臨床數據、體外實驗和理論模擬結果表明，癌細胞群侵襲前端的形貌會受微環境幾何空間與間質硬度的影響；（7）細胞聚集極化和ECM介導的機械偶聯可以誘導乳腺癌細胞MDA-MB-231的異常聚集；（8）理論計算表明，異質性環境對藥物擴散、腫瘤生長和侵襲以及個體細胞水平上藥物與腫瘤的相互作用有影響。（9）建立了一種基於癌細胞運動快速量化異質性和亞組分類的方法；（10）建立了一種多形態學參數對癌細胞球侵襲臨界點的定量分析方法；（11）採用微流控和微加工技術，獲取了尺寸和組份可控的“殼核式”水凝膠細胞微球。（12）利用3-D列印和PDMS脫模技術，構建了與人體醫學CT影像幾何結構一致的血管模型，且中空彈性PDMS血管可以培養MCF-10A細胞；（13）自主設計和研發了一套可精確控制溫度和濕度的活細胞培養裝置。
