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        微流控芯片為技術平臺,腫瘤微環境為對象,在體外模擬構建更接近生理條件的腫瘤微環境,研究關注腫瘤微環境中的主要生物化學因素,特別是成纖維細胞、間充質干細胞、細胞外基質以及多種生長因子在腫瘤轉移過程中的重要作用及相應生物學機制,分述如下:建立了一種基于微流控芯片的異種細胞間接接觸共培養的新方法,用以研究成纖維細胞和腫瘤細胞之間的相互作用.

        該芯片包含多個細胞培養微室和細胞遷移區域,能夠實現無物理損傷的細胞共培養及細胞運動的實時監測,并將多種細胞單元操作集成到一個芯片上完成.結果表明,成纖維細胞在腫瘤細胞誘導作用下,發生定向遷移運動,同時,成纖維細胞受到活化而出現轉分化現象.發展了一系列可用于二維和三維細胞培養的功能化仿生微流控芯片,用以研究間充質干細胞(MSCs)在涎腺腺樣囊性癌細胞(ACC-M)微環境中的作用,并探討MSCs與ACC-M發生相互作用時可能涉及的信號轉導通路.基于此方法,能夠精確實現細胞區域分布及培養;可控形成可溶因子的濃度梯度;同時細胞遷移分析可以定量化、實時化.結果表明1)MSCs受到ACC-M細胞的誘導作用發生細胞定向遷移,這一過程可能是由ACC-M細胞分泌的TGF-β所介導的.2)MSCs會破壞ACC-M細胞間連接,顯著降低其E-cadherin表達,并在CXCL12濃度梯度作用下,促進ACC-M細胞侵襲、轉移,進一步揭示CXCL12/CXCR4信號通路在MSCs促進ACC-M轉移過程中的重要參與作用.

        建立了一種新型的基于微流控芯片的細胞遷移動力學監測方法,用以研究腫瘤細胞侵襲到三維細胞外基質的動態過程,并考察自發侵襲過程中的相關生物學行為變化.該方法可對細胞運動進行實時監測,同時能夠實現對細胞運動初始位置的準確定位,可獲取更多定量生物學信息.結果表明,腫瘤細胞HepG-2在侵入細胞外基質的過程中,通過與細胞外基質的相互作用,發生細胞骨架重組和細胞形態變化,促進腫瘤侵襲過程.