微流控芯片在非小细胞肺癌耐药性研究中的应用

摘要

目的：微流控芯片系统是微纳米技术的重要组成部分，也是目前已被公认的系统生物学研究的主要技术平台之一，而肺癌是严重危害人类健康的恶性肿瘤，化疗是治疗的重要手段之一，但由于肺癌细胞对许多化疗药物产生耐药性常常导致化疗失败。本研究利用微流控芯片系统对肺癌微环境中的一种应激蛋白——葡萄糖调节蛋白78(GRP78)，在肺癌耐药中的作用进行研究。目的在于在微流控芯片系统的微培养池内培养人非小细胞肺癌SK-MES-1细胞系，通过一种诱导剂即钙离子拮抗剂A23187诱导细胞内GRP78的表达，利用免疫荧光、凋亡检测的方法研究SK-MES-1细胞系在A23187诱导下GRP78的表达水平，并分析其表达在肺癌细胞对化疗药物足叶乙甙(VP-16)耐药中的作用，同时提供集成细胞培养及细胞生物学检测的新平台。 方法：本研究使用一种集成的微流体芯片装置，包括上游的浓度梯度发生(CGG)装置和下游的细胞培养池两部分。将浓度为5×106/ml的人肺鳞癌细胞系SK-MES-1细胞接种于浓度梯度芯片培养池内，将芯片放入培养箱内培养24小时后，使钙离子拮抗剂A23187通过芯片浓度发生装置进入细胞培养池，产生不同浓度的A23187培养细胞24小时，从而诱导葡萄糖调节蛋白GRP78的表达，利用间接免疫荧光法检测细胞在不同浓度诱导剂作用下GRP78蛋白水平的表达。同时，将含有化疗药物足叶乙甙(VP-16)的培养液通过培养池部分注入芯片，与细胞共同培养6小时后，重新用新鲜全培养液注入芯片内继续培养细胞48小时，利用一种对细胞核进行染色的检测凋亡的染料(DAPI)，对细胞进行染色后观察细胞质浓缩及细胞核固缩情况，检测细胞在不同诱导剂浓度作用下，经化疗药物作用后的凋亡状况，进一步研究这种糖调节蛋白对肺癌细胞耐药性的影响。 结果：微流控芯片系统培养池内细胞生长状态及活性良好，经芯片浓度发生装置产生了诱导剂A23187浓度梯度，并且产生的浓度梯度与理论值相符合，利用芯片内免疫荧光方法检测芯片内培养的人非小细胞肺癌SK-MES-1细胞经过A23187诱导后，细胞产生的GRP78的表达水平与诱导剂A23187浓度呈现浓度依赖性，并且化疗药物VP-16作用于细胞后，利用DAPI染色方法检测细胞凋亡显示随着诱导剂浓度的增加细胞凋亡数逐渐减少，表明这种葡萄糖调节蛋白的表达与人非小细胞肺癌SK-MES-1细胞系对化疗药物的耐药性具有一定的相关性。 结论：本研究实现了同时进行芯片上的细胞培养、多种药物浓度发生、免疫荧光法检测细胞内蛋白表达以及细胞凋亡检测，结果表明钙离子拮抗剂能够诱导人非小细胞肺癌SK-MES-1细胞系GRP78的表达，且其表达水平与诱导剂具有一定浓度依赖性，并且GRP78表达水平与肺癌细胞SK-MES-1对化疗药物VP-16的耐药具有相关性，对研究肺癌细胞耐药机制具有一定的指导意义，并且为细胞生物学研究提供一种新平台。

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材料与方法

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结论

参考文献

综述微流控芯片系统中细胞生物学及生物化学分析研究进展

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