基于氧气梯度共培养芯片的肿瘤细胞抗药性研究

发布时间：2021-10-24 07:30

　　肿瘤微环境是一个复杂的体系,对肿瘤的发展、侵袭和转移起至关重要的作用。本研究利用一个简单的氧气梯度芯片构建了体外肿瘤缺氧微环境模型。此芯片由产生氧气梯度的蛇形通道和用于小鼠肝癌细胞（Hepa1-6细胞）与肝星状细胞（JS-1细胞）共培养的3个平行通道组成,通过在肿瘤细胞生长的区域制造氧气梯度模拟肿瘤缺氧微环境。利用此芯片,开展了Hepa1-6细胞对紫杉醇和替拉扎明（TPZ）的抗药性研究,并从分子机制上分析导致抗药性的可能原因。结果表明,芯片所产生的氧气梯度的浓度范围为2.3%～16.7%。在缺氧条件下,共培养的Hepa1-6细胞在TPZ作用下存活率显著下降,但对紫杉醇产生抗药性。免疫荧光分析结果表明,缺氧及共培养可提高细胞因子TIMP-1与TGF-β的表达,促使JS-1细胞活化,进而增强Hepa1-6细胞对紫杉醇的抗药性。 

【文章来源】：分析化学. 2020,48(02)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

缺氧微流控芯片的结构及氧气梯度的表征

肿瘤微环境中存在大量的基质细胞,而星状细胞则是肝癌微环境中重要的基质细胞。为了在体外建立可靠的肿瘤模型,将Hepa1-6细胞与JS-1细胞在芯片中共培养。由于芯片中存在微柱阵列,两种细胞可在不同的芯片通道中增殖(图2A); 细胞接种2天后,荧光显微镜扫描显示, 两种细胞均可在芯片中增殖生长(图2B)。3.3 氧气梯度下的药物作用

本研究采用Calcein-AM/PI双染法对抗肿瘤药物紫杉醇、TPZ的细胞毒性进行表征。TPZ是一种对氧气敏感的抗肿瘤药,在氧气浓度较低时对肿瘤细胞的作用更明显[35]。在进行芯片抗药性实验之前,使用孔板MTT法对药物浓度进行初步筛选,结果如图3A和3B所示。当TPZ浓度为100 μmol/L时,细胞存活率接近50%,而紫杉醇在24 h内对细胞的毒性不大。由于高浓度的紫杉醇容易析出,因此,分别使用100 μmol/L TPZ与50 μmol/L 紫杉醇进行后续芯片实验。芯片实验中,上述浓度药物作用24 h后,两种药物对Hepa1-6细胞与JS-1细胞的生长均有抑制作用(图3C和3D)。对于这两种药物,共培养均可增加Hepa1-6细胞的抗药性。缺氧条件下,Hepa1-6细胞杉醇作用下的细胞存活率大于常氧条件; 而对于TPZ则相反,缺氧组的肿瘤细胞存活率急剧下降至20%,这与TPZ的特性相符。上述结果表明,在进行药物筛选时,氧气浓度对抗肿瘤药物的药效的影响不可忽略。3.4 缺氧与共培养促进肿瘤细胞的抗药性

【参考文献】：
期刊论文
[1]微流控芯片技术在生殖研究中的进展[J]. 石杨,邵小光.  色谱. 2019(09)
[2]基于微流控芯片的细胞外囊泡分离技术研究进展[J]. 廖泽荣,李永瑞,古乐,雷润宏,苗云飞,蓝鸿颖,邓玉林,耿利娜.  色谱. 2019(04)
[3]开放式微流控芯片上的肿瘤组织微阵列构建[J]. 林冬果,林锦琼,李佩文,杨娜,徐邦牢,刘大渔.  分析化学. 2018(01)
[4]微流控技术在生命分析化学中的应用进展[J]. 张逢,高丹,梁琼麟.  分析化学. 2016(12)



本文编号：3454857