一种从正常细胞分离癌细胞的新方法
2009-06-23 19:31:09 来源：丁香园 作者： 评论：0 点击：
科学日报（2009年1月16日）——癌症引起的死亡大多归咎于于肿瘤的转移，即癌细胞从原发灶向全身各处播散的过程。这些转移性癌细胞比那些非转移性的细胞更加易于迁移，但我们对于迁移如何进行还所知甚少。科学家们一直专注于研究癌细胞冀以获得控制它们迁移的手段。
美国西北大学的研究人员演示了一项新奇而简易的技术，它能直接从正常细胞中识别并分离出癌细胞。以此技术为基础，他们认为，癌细胞也许能够被很好地隔离在某种可植入、可降解的生物材料制成的“癌症陷阱”中。
这一利用了一种称为ratcheting效应的物理学原理的技术实际上是一个极其精细的系统，由许多细胞运动的通道组成。每个通道的宽度小于十分之一毫米。通道内有许多不均一的障碍物，引导细胞朝某个首选方向运动。
自然物理学杂志在线版报道了这一技术的细节。
“我们演示了这个技术的原理，它提供了一种非传统的对抗肿瘤转移的手段，它与其他策略，如化疗，具有显著的差异，”文章的资深作者Bartosz Grzybowski认为，“它们都是治疗癌症的基本原则，因此我们的方法需要进一步的优化。但是这个想法指出了癌症治疗的一个全新方向。”
Bartosz Grzybowski是McCormick工程与应用科学学院的化学与生物工程系的副教授，以及Weinberg艺术与科学学院化学系的副教授。
研究者们最初发现他们能够设计不同几何形状的通道——某些连接起来的三角形——通过他们，细胞可以向一个单独的方向运动。（已经研究过的细胞包括哺乳动物黑素瘤细胞，乳腺癌细胞和正常体细胞。）
为了建造通道，研究者将促进细胞粘附和细胞排斥的化合物分别涂布在培养基上。细胞远离那些排斥区域，并定植在“ratchet”通道内，后者能引导细胞的运动。
Grzybowski和他的小组为这个理论迈出了关键的一步：他们设计了这样的通道，使之可以分离出两个运动类型的细胞——显而易见，就是癌细胞和非癌细胞——它们具有完全相反的运动方向，因此可以将二者部分分离开。
为了分离这些细胞，他们利用了细胞的不同形态特征和迁移特性。迁移性癌细胞倾向于长得更加圆而宽大，而像上皮细胞那样的正常细胞则更加长而窄，且在细胞的周边具有长突起。为此，研究者设计了具有“尖角”的通道，它们以45度角从通道壁上伸出并指向通道对侧壁。这种形状能在一个方向上富集癌细胞，同时在相反方向上富集正常细胞，这些细胞“抓住”尖角，并拉它们通过通道。
研究者们展示了包含许多这样的通道的装置，这些通道最终汇集于一个中心贮存器，就像车轮的辐条，以分离癌细胞和正常细胞。一系列这样的棘轮样的放射状通道能够用来建造“癌症陷阱”。
“当它被植入肿瘤附近时，这个装置能引导癌细胞而不是正常细胞，使之进入贮存器内，在那里它们就被隔离了。”Grzybowski指出，“这一装置也可以作为外科手术的缝合线的一部分。”
美国西北大学的研究人员演示了一项新奇而简易的技术，它能直接从正常细胞中识别并分离出癌细胞。以此技术为基础，他们认为，癌细胞也许能够被很好地隔离在某种可植入、可降解的生物材料制成的“癌症陷阱”中。
这一利用了一种称为ratcheting效应的物理学原理的技术实际上是一个极其精细的系统，由许多细胞运动的通道组成。每个通道的宽度小于十分之一毫米。通道内有许多不均一的障碍物，引导细胞朝某个首选方向运动。
自然物理学杂志在线版报道了这一技术的细节。
“我们演示了这个技术的原理，它提供了一种非传统的对抗肿瘤转移的手段，它与其他策略，如化疗，具有显著的差异，”文章的资深作者Bartosz Grzybowski认为，“它们都是治疗癌症的基本原则，因此我们的方法需要进一步的优化。但是这个想法指出了癌症治疗的一个全新方向。”
Bartosz Grzybowski是McCormick工程与应用科学学院的化学与生物工程系的副教授，以及Weinberg艺术与科学学院化学系的副教授。
研究者们最初发现他们能够设计不同几何形状的通道——某些连接起来的三角形——通过他们，细胞可以向一个单独的方向运动。（已经研究过的细胞包括哺乳动物黑素瘤细胞，乳腺癌细胞和正常体细胞。）
为了建造通道，研究者将促进细胞粘附和细胞排斥的化合物分别涂布在培养基上。细胞远离那些排斥区域，并定植在“ratchet”通道内，后者能引导细胞的运动。
Grzybowski和他的小组为这个理论迈出了关键的一步：他们设计了这样的通道，使之可以分离出两个运动类型的细胞——显而易见，就是癌细胞和非癌细胞——它们具有完全相反的运动方向，因此可以将二者部分分离开。
为了分离这些细胞，他们利用了细胞的不同形态特征和迁移特性。迁移性癌细胞倾向于长得更加圆而宽大，而像上皮细胞那样的正常细胞则更加长而窄，且在细胞的周边具有长突起。为此，研究者设计了具有“尖角”的通道，它们以45度角从通道壁上伸出并指向通道对侧壁。这种形状能在一个方向上富集癌细胞，同时在相反方向上富集正常细胞，这些细胞“抓住”尖角，并拉它们通过通道。
研究者们展示了包含许多这样的通道的装置，这些通道最终汇集于一个中心贮存器，就像车轮的辐条，以分离癌细胞和正常细胞。一系列这样的棘轮样的放射状通道能够用来建造“癌症陷阱”。
“当它被植入肿瘤附近时，这个装置能引导癌细胞而不是正常细胞，使之进入贮存器内，在那里它们就被隔离了。”Grzybowski指出，“这一装置也可以作为外科手术的缝合线的一部分。”
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