微流控单细胞分析技术及其在肿瘤出芽中的研究

Tumor budding as an important index to estimate the potential of aggressiveness in kinds of cancer and as an independent adverse prognostic factor, is closely related to tumor recurrence and metastasis. However, at present, the study of tumor budding is preliminary based on tissue slices, and makes a profound study of tumor budding based on an effective tumor budding model in vitro and an accurate and high-sensitive method for single cell analysis. Therefore, this project aims to develop a single cell analysis for tumor budding based on microfluidic chip and oligonucleotide amplification technology. The microfluidic chip will be integrated oxygen inducer, single cell capture, two kinds of single cell co-culture chip, and cytokines inducer, which allows to investigation of oxygen,intercellular interaction and cytokines effect on cell budding. Besides, the microfluidic device is used for high-sensitivity analysis of tumor budding markers by in situ nucleic acid amplification technology. Then, the molecular mechanism of tumor budding will be studied. The future results from this project can be expected to provide a new technical platform for high precision and sensitivity of single cell analysis, provide new technology and research ideas for the construction of tumor budding model in vitro, and provide a new way to study the mechanism of tumor budding.

肿瘤出芽是肿瘤高侵袭性行为的一个重要病理学特征，是一个独立不良预后因素，与肿瘤复发和转移密切相关。目前肿瘤出芽研究主要通过组织切片进行初步的研究，而建立有效的体外肿瘤出芽模型和发展精准单细胞的高灵敏分析方法能够促进肿瘤出芽的深入研究。为此，本项目拟采用新型微流控芯片技术建立单细胞分析平台，发展基于功能核酸扩增技术的高灵敏肿瘤出芽标志物分析方法用于肿瘤出芽的研究。构建集成氧诱导和细胞因子诱导发生器以及单细胞共培养装置，探究氧诱导、细胞因子诱导以及细胞间相互作用对细胞出芽的影响。将构建微流控芯片原位核酸扩增技术实现对单细胞肿瘤出芽标志物的高灵敏传感分析，探讨肿瘤出芽的机理。在本项目的支持下，发展微流控技术和寡核苷酸扩增的单细胞高灵敏分析平台，为精准单细胞高灵敏分析提供新的技术平台，为构建体外有效的肿瘤出芽模型提供新的技术和新的研究思路，为肿瘤出芽的机制研究提供新的途径。

本项目主要是建立了两种单细胞分析的微流控技术平台和方法，可以实现药物刺激下的单个细胞的生化分析，还进一步开展了单个细胞间相互作用的研究，进而建立有效的体外肿瘤出芽模型以及电化疗模型，探讨了肿瘤出芽的机制。研究结果对肿瘤的发生发展以及精准治疗的方法具有一定的意义。 .具体来说主要有四个方面的研究工作：（1）建立喷墨打印细胞微阵列进行三磷酸腺苷（ATP）诱导单个细胞的增殖的实时动态分析研究，也为肿瘤的发生转移提供新的视野。（2）通过微流控技术，可实现药物浓度梯度、剪切力作用和两种单细胞共培养，有效地构建肿瘤出芽模型进行肿瘤出芽的研究。以及开发了药物浓度梯度，细胞密度梯度以及电刺激下低密度细胞的响应，探究了电化疗的条件。（3）利用寡核苷酸和滚环扩展技术，建立了高灵敏IgE分析法，为细胞分泌物中IgE检测垫定了基础。(4)成功地合成了具有pH响应型、低毒性和水溶性良好的碳点，并用于细胞内pH的成像,为后续亚细胞分析提供新思路。