应用微流控芯片仿生模型研究肺癌发生及转移过程中肺癌细胞与成纤维细胞相互作用的分子机制

发布时间：2018-04-30 21:05

本文选题：微流控芯片 + 仿生模型　；参考：《大连医科大学》2015年博士论文

【摘要】：背景:肺癌及其转移涉及一系列复杂的病理过程,与其所处微环境密切相关。肿瘤微环境由肿瘤细胞、间质细胞及细胞外基质共同构成。肺癌细胞一方面依赖微环境促进转移,另一方面又对微环境产生影响。明确肺癌及转移对微环境影响的分子机制,将有可能切断"种子"改造"土壤"的路径,为肺癌患者提供新的治疗靶点。但现有关于肿瘤微环境的研究存在很大的局限性,单一的研究对象,二维、静态、单一细胞培养模式的研究手段,难以真实模拟体内肺癌微环境,其可靠性也有待提高。因此,如果能够构建仿生肺模型,不但能更好地模拟体内微环境,实现肺癌转移的全程再现,还将有利于我们准确全面揭示肺癌转移的本质及其对微环境的影响,更重要的是有望取代传统的动物实验,冲破伦理的限制,为医学研究提供新的技术手段。发展中的微流控芯片组织工程技术能够满足上述要求,可望为仿生肺模型的构建及进一步的医学研究提供可靠的技术支持,将成为研究肺癌与微环境相互作用的新的技术平台。本研究拟基于微流控芯片组织工程技术构建仿生肺癌模型,用于研究肺癌及转移过程与微环境中成纤维细胞相互影响的分子机制,研究结果有望为控制肺癌的转移及治疗找到新的靶点,并进一步探讨微流控芯片组织工程技术在肺癌与微环境相关研究中的应用价值。本研究分为以下三部分。研究方法:1.微流控芯片仿生肺癌模型的构建基于微流控芯片技术构建仿生肺生理模型,进行细胞的气液双相连续动态培养,模拟肺脏主要生理功能呼吸运动及气血交换;在此基础上,进一步构建仿生肺癌模型,再现肺癌发生及侵袭转移过程,重建肺癌发生发展的肿瘤微环境,为后续肺癌与微环境中成纤维细胞相互影响分子机制的研究提供了技术平台。2.应用蛋白质组学技术筛选肺癌及转移与微环境中成纤维细胞相互影响的关键分子应用itraq技术(同位素相对标记与绝对定量技术)筛选肺癌细胞与微环境中成纤维细胞相互作用前后差异表达蛋白;通过对候选蛋白进行蛋白互作网络数据、富集的kegg通路统计、go-bp富集图信息等,进一步筛选关键分子;为明确肺癌及转移过程中肺癌细胞与微环境中成纤维细胞相互影响的关键分子及可能机制提供依据。3.肺癌及转移与微环境中成纤维细胞相互影响的关键分子验证性研究从微流控芯片仿生芯片平台及常规平台进行验证,明确蛋白组学技术筛选出的ppard、stc-1为代表的关键分子在肺癌与成纤维细胞相互作用中的功能,以期为微流控芯片技术和蛋白组学技术在肿瘤生物学领域的研究开拓思路。结果:1.微流控芯片仿生肺癌模型的构建成功构建了微流控芯片仿生肺生理模型,实现了肺上皮细胞、内皮细胞的气液双相连续动态培养及巨噬细胞、成纤维细胞多种间质细胞的共培养,通过细胞活性及功能分析,发现该芯片模型气液双相培养模式适宜细胞生长,模拟了呼吸节律、气血交换等肺脏主要生理功能;在此基础上构建了肺癌模型,实现了肺癌细胞从生长到侵袭转移过程中不同阶段的肺癌及成纤维细胞的特异性标记物监测,最大限度模拟了肺癌细胞发生发展的微环境,为后续研究奠定了基础。2.应用蛋白质组学技术筛选肺癌及转移与微环境中成纤维细胞相互影响的关键分子应用同位素相对标记与绝对定量技术(itraq技术)对肺癌细胞与成纤维细胞相互作用前后进行了差异表达蛋白的分析定量;后蛋白互作网络数据、富集的kegg通路统计、GO-BP富集图信息对候选蛋白进行筛选;结合研究方向与肺癌转移功能相关,在肺癌细胞中进一步筛选出了PPARD、STC1、ICAM1、F13A1、KRT85、G6PD、RRM2、FLNB、DOCK1、MAGED1,成纤维细胞中PPARD、UBA52、HIST1H2BD、MTHFD1、RPLP2、TUBB6、UBE2C、SORBS2、KRT1、CD2AP等关键分子,为明确肺癌及转移过程中肺癌细胞与微环境中成纤维细胞相互影响的关键分子及可能机制提供依据。3.肺癌及转移与微环境中成纤维细胞相互影响的关键分子验证性研究选取肺癌细胞中的关键分子PPARD、STC-1为代表,从微流控芯片仿生芯片平台及常规平台进行验证及干预研究,发现PPARD、STC-1能有效影响肺癌细胞上皮细胞间质转化及侵袭能力,为后续其他相关关键分子的研究提供了技术手段,为微流控芯片技术和蛋白组学技术在肿瘤生物学领域的研究开拓思路。结论:1.本研究成功构建了微流控芯片仿生肺生理、肺癌模型,模拟了肺癌肺脏主要生理功能呼吸运动及气血交换,再现了肺癌生长及侵袭转移过程,重建了肺癌发生发展的肿瘤微环境,为后续肺癌与微环境中成纤维细胞相互影响分子机制的研究提供了技术平台。2.应用蛋白质组学技术筛选出了肺癌及转移与微环境中成纤维细胞相互影响的可能关键分子,为后续分子机制验证研究提供了依据。3.从微流控芯片仿生芯片平台及常规平台对肺癌及转移与微环境中成纤维细胞相互影响的关键分子进行验证性研究,发现PPARD、STC-1能有效影响肺癌细胞上皮细胞间质转化及侵袭能力,有望成为肺癌治疗新靶点。4.为后续其他相关关键分子的研究提供了技术手段,为微流控芯片技术和蛋白组学技术在肿瘤生物学领域的研究开拓思路。
[Abstract]:Background : Lung cancer and its metastasis involve a series of complex pathological processes , which are closely related to the microenvironment of lung cancer . The tumor microenvironment is composed of tumor cells , interstitial cells and extracellular matrix . In this study , the key molecules of lung cancer cells and fibroblasts were analyzed quantitatively by means of cell activity and functional analysis . This paper provides a technical platform for the study of the interaction between lung cancer and fibroblasts in the microenvironment of lung cancer .

【学位授予单位】：大连医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R734.2

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