基于微流控芯片研究不同来源的肿瘤血管内皮细胞与胶质瘤干细胞间的相互作用及差异分析

In vitro simulation of normal tumor microenvironment and signaling molecule-mediated cellular interaction are of greatly significance in the studies of tumorigenesis mechanism and cancer diagnosis and treatment. The development of an effective cellular model in vitro and powerful analytical technologies are critically important for the solution of several key biomedical issues. This proposed project aims to develop a powerful microfluidic device-mass spectrum platform and also simulate the microenvironment of tumor vessel endothelium and its interaction with glioma stem cells, which will be devoted to study the differential analysis and signaling molecule detection base on cellular interaction. Additionally, we will propose a novel technique for 3D cell culture using paper-microfluidic, enabling to fabricate artificial brain tissue slices, brain blood vessel and glioma cell co-culture. Besides, we will also explode to discover some key molecule information in the Notch signaling pathway of glioma tumor base on the provided microfluidic device-mass spectrum platform. As a result, this developed system will be promising in the scientifical development of the tumorigenesis mechanism, early cancer diagnosis and high-throughput drug screening process.

体外模拟肿瘤细胞微环境及信号分子介导的细胞相互作用对于揭开肿瘤发生机制及探索癌症诊断治疗有着极其重要的价值。构建有效的体外细胞模型和新型的分析方法是解决相关重要生物医学问题的技术瓶颈。本项目拟通过在微流控芯片上模拟肿瘤血管内皮细胞与胶质瘤细胞相互作用的微环境，进一步地构建芯片-质谱分析检测新方法，以实现对细胞间相互作用的差异分析及分子检测。为此，课题研究将采用纸基芯片中细胞三维培养技术用于构建肿瘤组织薄片、人工脑血管形成及胶质瘤细胞共培养技术，实现体外模拟形成多种不同的肿瘤微环境模式。此外，我们将在微流控芯片体外模拟检测平台的基础上试图探索胶质瘤Notch信号通路中的关键分子信息，为脑胶质瘤相关的重大疾病的发生机制阐释、早期诊断及药物的高通量筛选等生物医学前沿研究提供新的技术。

体外模拟肿瘤细胞微环境及信号分子介导的细胞相互作用对于揭开肿瘤发生机制及探索癌症诊断治疗有着极其重要的价值。构建有效的体外细胞模型和新型的分析方法是解决相关重要生物医学问题的技术瓶颈。经过五年的研究，课题组成功地在微流控芯片上模拟了肿瘤血管内皮细胞与胶质瘤细胞相互作用的微环境，构建了微流控芯片-质谱联用的分析检测新方法，实现对细胞间相互作用的差异分析及分子检测。通过微流控芯片微结构设计与集成，巧妙地提出了几种可能对胶质瘤与血管微环境相互作用相适应的体外模型，结合质谱联用、分子荧光探针技术和激光共聚焦显微三维扫描分析技术，用于胶质瘤干细胞Notch信号通路研究，解析Notch信号通路中的阻断机理。在微流控芯片上对脑微血管内皮细胞分泌的可溶性Notch信号通路相关分子进行定性和半定量的检测，从而获得不同脑微血管内皮细胞对GSC增殖分化的差异，并研究Notch信号通路在其中的作用，为脑胶质瘤相关的重大疾病的发生机制阐释、早期诊断及药物的高通量筛选等生物医学前沿研究提供新的技术。.项目实施五年期间，在SCI期刊发表研究论文84篇，其中在国际著名学术刊物Angew Chem、Chem Sci、Anal Chem以及Chem Commun等28篇，并在我国化学领域最好的期刊Science China Chemistry发表论文4篇；出版英文专著2部，其中一部中英文同时出版。申请国家发明专利12项，在研期间授权相关专利8项。在国际重要学术会议上做大会报告或者邀请报告22人次。培养博士后4名、博士研究生16名、硕士研究生8名。举办项目相关的学术研讨会2次，联合组会6次。获得中国分析测试协会科学技术奖特等奖1项。