使用胶带作为微流控芯片模具实现细胞图案化

近日，北京科技大学化学与生物工程学院的赵亮博士和张美芹研究员合作（共同通讯联系人）在期刊 Analytical Chemistry（JCR分区化学分区1区，分析化学1区，Nature index journal之一）上在线发表了题为“Tape Assisted Photolithographic-free Microfluidic Chip (TAPMiC) Cell Patterning for Tumor Metastasis Study”的研究论文（DOI: 10.1021/acs.analchem.7b03225）。该研究报道了一种利用胶带作为微流控芯片模具进行细胞图案化研究的新方法，从而摆脱了用微加工和光刻制作微流控芯片的限制。

肿瘤的转移是一种极为复杂的生理过程，伴随着肿瘤细胞在特定的细胞外基质和其他细胞存在的微环境中进行迁移和相互作用。因此，如何模拟体外对肿瘤细胞所处微环境，以及如何对肿瘤细胞迁移转移过程进行定量化地描述是目前肿瘤细胞生物学基础研究中一个亟待解决的问题，传统的“划线法”和“Transwell侵袭法”都难以实现对细胞侵润和转移过程进行定量化精确描绘。本研究利用无需微加工的微流控芯片装置对肿瘤细胞在细胞外基质上微图案化之后的迁移过程做出了可以追踪到单细胞的动态描绘，对不同的条件下（可溶性细胞因子、细胞类型、抑制性药物和siRNA沉默等）肿瘤细胞的迁移转移过程做出定量的测量。利用芯片上的两次图案化可以实现肿瘤细胞与成纤维细胞之间的相互作用，并且利用将芯片装置开启之后的精准回收，可以对肿瘤－成纤维相互作用过程中的基因表达进行定量分析。结果表明，细胞外基质消化相关蛋白MMP2和血管新生相关基因VEGFA在两种细胞相互作用过程中分别在肿瘤细胞和成纤维细胞上都呈现出一定程度的上调。该方法也是国际上首次报道的利用微流控芯片能够将细胞微图案化之后迁移表型，细胞间相互作用和对应的基因表达之间关系进行整合的研究。该研究是张学记教授领衔成立的北京科技大学精准医疗与健康研究院在微流控芯片研究领域的又一令人兴奋的进展。赵亮博士表示：“我们的方法利用了日常办公室当中使用最为普遍的3M透明胶带来制作微流控芯片模具，并且我们利用该芯片对肿瘤细胞在细胞外基质胶原上的迁移和与成纤维细胞之间的相互作用做了定量化单细胞水平的精准测定。这为今后利用简单装置研究定量生物学问题提供了一种范例。”

该研究工作是由北科大化学与生物工程学院2017届硕士毕业生郭腾飞（第一作者，目前就职于博奥生物）主要完成的，2014级本科生王丽蓉和14级直博研究生刘杨等人共同协助完成。该研究受到了国家自然科学基金（21675011）等项目的资助。

原文链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.7b03225