[发明专利]一种模拟肿瘤缺氧微环境中细胞球侵袭及药物评价的方法

说明书

技术领域

本发明属于肿瘤及其微环境研究领域，具体涉及一种模拟肿瘤缺氧环境中细胞球侵袭及药物评价的方法。

背景技术

在体内肿瘤微环境中，随着肿瘤细胞的不断增殖，肿瘤细胞与其周围间质血管间的距离增加导致肿瘤内部发生缺氧，该缺氧诱导了部分细胞耐受缺氧，并表现出更具恶性的生物学表型及更强的侵袭能力。

一方面，传统缺氧肿瘤研究体系多采用特定的缺氧装置，复杂的体系反而不能很好地模拟真实的体内环境，由此取得的实验结果对于临床指导价值存在很大的偏差与局限性。

另一方面，针对传统二维研究体系与真实肿瘤微环境的差距，研究者提出了细胞三维模型用以研究肿瘤细胞行为，如Vinci等人将孔板微坑中形成的细胞球逐个转移到空白的基底胶中，观察药物对三维基质中细胞球的侵袭抑制效果；再如Truong等人利用微孔注射器将细胞球定点注入胶原内部，观察不同肿瘤细胞在其中的侵袭行为。然而，上述已报道的肿瘤研究模型没有关注及考察细胞球微环境的缺氧特性，缺失了模拟真实肿瘤环境的重要考察因素。

因此，亟待发展一种研究三维、缺氧环境下肿瘤细胞行为的模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟肿瘤缺氧微环境中细胞球侵袭及药物评价的方法，该方法是以胶原全方位包埋细胞球造成缺氧以模拟体内肿瘤微环境及其中肿瘤细胞侵袭及药物评价的研究方法。

本发明提供了一种模拟肿瘤缺氧微环境中细胞球侵袭及药物评价的方法，首先利用聚二甲基硅氧烷微坑芯片得到特定图案化排列的细胞球，所得细胞球全方位包埋于胶原胞外基质中，由此形成的缺氧度一定程度上模拟了真实的肿瘤微环境，在该微环境下，通过调节细胞球三维基质中的图案化排列，进行后续的侵袭实时观测及抗肿瘤细胞侵袭的相关药物评价研究。

本发明提供的模拟肿瘤缺氧微环境中细胞球侵袭及药物评价的方法，所述细胞球是通过在抗细胞贴附聚二甲基硅氧烷微坑芯片接种-沉降-聚集成球。

本发明提供的模拟肿瘤缺氧微环境中细胞球侵袭及药物评价的方法，所述细胞球全方位包埋于胶原胞外基质中，由此形成一定程度的缺氧模拟了真实的缺氧肿瘤微环境。

本发明提供的模拟肿瘤缺氧微环境中细胞球侵袭及药物评价的方法，所述细胞球在胶原内的侵袭可以模拟缺氧微环境中肿瘤细胞的侵袭行为，并实现24-48小时的实时观测。

本发明提供的模拟肿瘤缺氧微环境中细胞球侵袭及药物评价的方法，所述细胞球在胶原内侵袭的药物抑制可以作为缺氧微环境中肿瘤细胞药物评价的研究模型。

本发明的创造性在于：利用胶原基质缺氧代替特殊的外部缺氧装置，对高通量或者特定图案化包埋于基质中的细胞球进行缺氧状态下的侵袭及药物评价。

本发明的优点在于：1、无需特殊缺氧装置；2、可实现高通量或者特定图案化的细胞球三维排列；3、操作简单易控；4、可进行实时观测。

附图说明

图1细胞球在胶原中的侵袭，从左至右、从上至下，分别代表0、2、4、6、8、10、12及14小时的侵袭状态；

图2白藜芦醇作用24小时后，胶原基质中细胞球的侵袭，从左至右分别代表白藜芦醇作用浓度为0、50及100μM；

图3胶原对细胞球造成缺氧的基因表达考察，其中，白色柱图代表未包埋于胶原的细胞球基因表达，黑色柱图代表包埋于胶原的细胞球基因表达。

具体实施方式

下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1：

基于胶原基质中细胞球三维图案化的侵袭观测。将密度为10⁵个/ml的荧光蛋白转染脑胶质瘤U87细胞接种于聚二甲基硅氧烷微坑芯片，经过沉降聚集原位形成细胞球；选取可用于细胞三维培养的I型鼠尾胶原胞外基质正-反两次包埋细胞球阵列，实现细胞球三维基质中的图案化排列，胶原终浓度为3mg/ml，厚度为1-3mm；细胞球在胶原内的侵袭可实现24-48小时的实时观测，如图1记录了14小时内的侵袭情况，肿瘤细胞在胶原基质中的侵袭呈间质样。

实施例2：

基于胶原基质中细胞球三维图案化的侵袭抑制药物评价。在实施例1的基础上，对细胞球-胶原体系施以0、50及100μM的天然多酚类抗癌药物白藜芦醇，其对细胞球三维侵袭24小时的抑制作用，如图2所示，随着白藜芦醇药物浓度的提高，U87细胞自细胞球体向周围基质的侵袭抑制现象愈加显著。

实施例3：

基于胶原基质中细胞球三维包埋的缺氧考察。在实施例1的基础上，用胶原酶将胶原水解除去，包埋的细胞球得以释放并用于考察缺氧相关基因的表达水平，从而确定胶原基质对包埋细胞球的缺氧作用，定量PCR结果，如图3所示，包埋于胶原基质中的细胞球GLUT1、HIF1A、HIF2A及VEGFA表达水平均高于未包埋的细胞球。