微流控技術是一種通過微小的通道和微型裝置對流體進行精確操控和分析的技術。它是現代醫學技術發展過程中的一種重要的生物醫學工程技術，具有廣泛的應用前景和重要性。它在高通量分析、個性化醫療、細胞篩選等方面有著巨大的潛力，Aigtek安泰電子今天(tian)就(jiu)將(jiang)為大家分享一(yi)篇微流控領(ling)域研究成果(guo)，一(yi)起接著往下看吧~

　　醫學(xue)界發現(xian)腫(zhong)瘤(liu)細(xi)(xi)胞(bao)會(hui)通過內滲(shen)的方式進(jin)入血管，隨著血液的流(liu)動擴散到(dao)身體的各個部位(wei)。與此(ci)同時，科學(xue)家(jia)們也普遍意識到(dao)，較高的剪切力(li)會(hui)對(dui)細(xi)(xi)胞(bao)造成致(zhi)命的損傷，而相對(dui)低的剪切應力(li)則有利于細(xi)(xi)胞(bao)在循(xun)環中存活。因(yin)此(ci)，細(xi)(xi)胞(bao)在通過內滲(shen)進(jin)入血管時，會(hui)選(xuan)擇流(liu)體剪切應力(li)較低的路徑(jing)。然而這(zhe)些細(xi)(xi)胞(bao)到(dao)底(di)是(shi)如何感應剪切應力(li)并做出(chu)判斷，以(yi)及如何實現(xian)擇路而行(xing)這(zhe)一舉措，依(yi)然是(shi)一個未解(jie)的問題。

近(jin)期，The Johns Hopkins University的(de)(de)(de)(de)Konstantinos Konstantopoulos教(jiao)授團(tuan)隊在Science Advances發表題為The fluid shear stress sensor TRPM7 regulates tumor cell intravasation的(de)(de)(de)(de)文(wen)章。該團(tuan)隊通(tong)(tong)過微流控(kong)芯(xin)片模(mo)擬了細胞(bao)內滲遷移(yi)的(de)(de)(de)(de)過程，并基(ji)于正常(非癌)或腫瘤細胞(bao)在從遷移(yi)到內滲過程中感(gan)知和(he)響(xiang)應剪切應力(li)的(de)(de)(de)(de)能力(li)提供了一(yi)種分子層面(mian)的(de)(de)(de)(de)解釋：(TRPM7)是關鍵的(de)(de)(de)(de)流體剪切傳(chuan)感(gan)器。TRPM7 活性越高, 細胞(bao)對(dui)剪切力(li)越敏感(gan)，遷移(yi)能力(li)越弱。同時(shi)闡明了TRPM7感(gan)應下(xia)游的(de)(de)(de)(de)信號(hao)通(tong)(tong)路。

　　首先，該(gai)團(tuan)隊設計了(le)一款(kuan)擁有(you)三維狹長(chang)通(tong)道(dao)(dao)(dao)的(de)微(wei)(wei)流控芯片(pian)（圖1A）。腫瘤細(xi)胞(bao)(bao)在(zai)人體內擴(kuo)(kuo)散(san)時(shi)需要穿過的(de)細(xi)胞(bao)(bao)外基質內的(de)狹小通(tong)道(dao)(dao)(dao)，這(zhe)些通(tong)道(dao)(dao)(dao)的(de)寬度由3微(wei)(wei)米至(zhi)30微(wei)(wei)米不等，長(chang)度有(you)的(de)可(ke)達(da)600微(wei)(wei)米。而(er)這(zhe)款(kuan)芯片(pian)有(you)兩條較寬的(de)近似2維并互(hu)(hu)相平(ping)行的(de)扁平(ping)流道(dao)(dao)(dao)（W=400um;H=30um），其間又由一排(pai)垂直(zhi)于這(zhe)兩條流道(dao)(dao)(dao)并互(hu)(hu)相平(ping)行的(de)微(wei)(wei)流道(dao)(dao)(dao)（W=10,20,or50um;H=10um;L=200um）連(lian)通(tong)。該(gai)芯片(pian)上的(de)微(wei)(wei)流道(dao)(dao)(dao)可(ke)用來模擬(ni)細(xi)胞(bao)(bao)擴(kuo)(kuo)散(san)的(de)途徑(jing)，再通(tong)過調整兩側二維流道(dao)(dao)(dao)內液體流速，就能提(ti)供靜止或剪切力環境。

　　該團隊于是比較了在(zai)不(bu)同(tong)尺寸的(de)(de)(de)通道內，不(bu)同(tong)細(xi)(xi)(xi)胞（原代人皮(pi)膚成(cheng)纖(xian)維(wei)(wei)細(xi)(xi)(xi)胞，人類新生包皮(pi)成(cheng)纖(xian)維(wei)(wei)細(xi)(xi)(xi)胞以及中國倉(cang)鼠卵巢細(xi)(xi)(xi)胞）在(zai)剪(jian)切力作(zuo)用下的(de)(de)(de)表現。結果(guo)顯示，不(bu)同(tong)細(xi)(xi)(xi)胞在(zai)不(bu)同(tong)寬度(du)的(de)(de)(de)流(liu)(liu)道內，都出現了明顯的(de)(de)(de)遇到剪(jian)切力（爬出微流(liu)(liu)道，接觸到存在(zai)剪(jian)切力的(de)(de)(de)二微流(liu)(liu)道）時回縮的(de)(de)(de)現象（圖(tu)1.B-E）。理(li)(li)論上,鈣(Ca2+)信號(hao)有助(zhu)于持(chi)續的(de)(de)(de)細(xi)(xi)(xi)胞遷(qian)移，趨化，和(he)對物理(li)(li)線索(suo)的(de)(de)(de)反應。為了驗證它與這(zhe)里細(xi)(xi)(xi)胞遇剪(jian)切力回縮的(de)(de)(de)現象有關，團隊在(zai)成(cheng)纖(xian)維(wei)(wei)細(xi)(xi)(xi)胞上加載了鈣離子指示劑染料(liao)，并由此觀察到鈣離子流(liu)(liu)動量在(zai)遇到剪(jian)切力時急劇提升（圖(tu)1F）。最終，得出結論：成(cheng)纖(xian)維(wei)(wei)細(xi)(xi)(xi)胞在(zai)其前緣感(gan)知到剪(jian)切流(liu)(liu)時，導致鈣內流(liu)(liu)，細(xi)(xi)(xi)胞逆轉遷(qian)移方向(xiang)。

　　圖(tu)1成(cheng)纖維細胞(bao)在其(qi)前(qian)緣感(gan)應(ying)流(liu)體剪切時，細胞(bao)外鈣離(li)子(zi)會(hui)快速內流(liu)，從而(er)使其(qi)發生(sheng)反向遷移(yi)

　　為了驗證細剪切(qie)(qie)力確(que)實會(hui)促進鈣(gai)(gai)離子(zi)(zi)內(nei)流(liu)，該(gai)團隊增(zeng)加了觀測通(tong)量(liang)，在更(geng)大(da)范圍(wei)內(nei)觀察細胞(bao)在剪切(qie)(qie)力下的(de)(de)鈣(gai)(gai)離子(zi)(zi)流(liu)動狀(zhuang)況（圖2.AB）,再次驗證了當細胞(bao)從靜止(zhi)環境切(qie)(qie)換到剪切(qie)(qie)力環境（0.5dyne/cm^2）時，鈣(gai)(gai)離子(zi)(zi)內(nei)流(liu)量(liang)會(hui)大(da)幅躍(yue)升。鈣(gai)(gai)離子(zi)(zi)的(de)(de)內(nei)流(liu)是由力敏(min)離子(zi)(zi)通(tong)道控制(zhi)的(de)(de)，但是力敏(min)離子(zi)(zi)通(tong)道也有很(hen)多種，到底哪(na)一個是真正(zheng)與(yu)收到剪切(qie)(qie)力刺激(ji)后鈣(gai)(gai)離子(zi)(zi)內(nei)流(liu)相(xiang)關的(de)(de)呢？通(tong)過用抑制(zhi)劑(ji)分別堵住(zhu)不(bu)同的(de)(de)鈣(gai)(gai)離子(zi)(zi)通(tong)道并運用排(pai)除法(fa)篩選(xuan)，團隊最終確(que)認(ren)TRPM7這(zhe)個TRP通(tong)道才是最關鍵的(de)(de)流(liu)體剪切(qie)(qie)傳(chuan)感器，是它介(jie)導了成纖維細胞(bao)遷(qian)移方向(xiang)的(de)(de)逆轉(zhuan)

　　圖(tu)2TRPM7是關鍵的流體剪切(qie)傳感器，它介導(dao)了成纖維細(xi)胞遷移(yi)方向的逆轉(zhuan)

　　找到了感(gan)應器，解(jie)釋了細(xi)胞(bao)(bao)是如何感(gan)受到剪切力(li)，那(nei)又是什么使得細(xi)胞(bao)(bao)向(xiang)(xiang)著(zhu)相反的(de)(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)(xiang)移(yi)(yi)動(dong)的(de)(de)(de)(de)呢？該團隊先是從形(xing)態(tai)上觀察到在微流(liu)道內遷(qian)移(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)細(xi)胞(bao)(bao)90%呈間質細(xi)胞(bao)(bao)形(xing)態(tai)（有突觸）（圖3AB）,這(zhe)顯示了肌(ji)動(dong)蛋(dan)白(bai)聚合驅動(dong)(actinpolymerization–driven)的(de)(de)(de)(de)遷(qian)移(yi)(yi)機制，而回轉的(de)(de)(de)(de)時(shi)候50%的(de)(de)(de)(de)細(xi)胞(bao)(bao)從伸(shen)展狀態(tai)轉變(bian)成囊泡狀(圖3AB)，則體現了的(de)(de)(de)(de)肌(ji)動(dong)蛋(dan)白(bai)的(de)(de)(de)(de)聚集。最終，團隊總(zong)結(jie)認(ren)為，剪切力(li)增加了細(xi)胞(bao)(bao)肌(ji)動(dong)球蛋(dan)白(bai)（Myosin-II）的(de)(de)(de)(de)收縮(suo)力(li)，使細(xi)胞(bao)(bao)能反向(xiang)(xiang)移(yi)(yi)動(dong)。

　　圖3流體剪(jian)切應力會激(ji)活肌球蛋白-ii的收(shou)縮能(neng)力，這是(shi)逆轉成纖維細胞(bao)遷移方向所必需的

　　聯想(xiang)到RhoA是一種被深入(ru)研究過(guo)并被廣泛認可，能(neng)被多種物理因素激(ji)活從而影響細胞收縮/移動的(de)蛋白質，該團隊使用熒光壽命共聚焦顯微鏡(jing)（FLIM）證實了成(cheng)纖維細胞遷移方向的(de)逆轉是由RhoA/myosin-II和IQGAP1-Cdc42協同介導實現的(de)（圖(tu)4）。

　　圖4蛋(dan)白RhoA和極性蛋(dan)白Cdc42協同(tong)作用，介導(dao)遷移方向(xiang)的逆轉

　　找到了(le)(le)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)感受(shou)剪切(qie)力刺激的(de)(de)(de)(de)(de)感受(shou)器(qi)，也明白了(le)(le)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)反向運動的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)制，那(nei)么這些發現(xian)(xian)是否能被用來抑制癌細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)轉移、內滲呢(ni)？該(gai)團隊檢測(ce)了(le)(le)HT-1080纖(xian)(xian)(xian)維(wei)肉瘤(liu)(liu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)，觀(guan)察到該(gai)腫瘤(liu)(liu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)在5dyn/cm^2處表(biao)現(xian)(xian)出來的(de)(de)(de)(de)(de)反向運動程度僅(jin)與成(cheng)(cheng)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)在0.5dyn/cm^2的(de)(de)(de)(de)(de)剪切(qie)力下的(de)(de)(de)(de)(de)狀態(tai)一(yi)致（圖(tu)5A.B.）。再進一(yi)步檢測(ce)，發現(xian)(xian)HT-1080纖(xian)(xian)(xian)維(wei)肉瘤(liu)(liu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)各個(ge)Ca2+通道的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)達幾乎都遠(yuan)不及成(cheng)(cheng)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（圖(tu)5C.）。同(tong)時HT-1080纖(xian)(xian)(xian)維(wei)肉瘤(liu)(liu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)RhoA分(fen)泌也可被剪切(qie)力激活，但(dan)總量遠(yuan)小(xiao)于成(cheng)(cheng)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(圖(tu)5H.)。由此(ci)可見，HT-1080纖(xian)(xian)(xian)維(wei)肉瘤(liu)(liu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)對剪切(qie)力的(de)(de)(de)(de)(de)靈(ling)敏度遠(yuan)低于成(cheng)(cheng)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)，因此(ci)才不受(shou)剪切(qie)力影響，更容易(yi)發生內滲并(bing)四處擴散。

　　圖(tu)5HT-1080纖維肉瘤細胞出現(xian)(xian)TRPM7活(huo)性、流體剪(jian)切(qie)敏感(gan)性和RhoA活(huo)性降低的現(xian)(xian)象

　　找(zhao)到了纖維肉(rou)瘤(liu)細(xi)胞易內(nei)滲/轉移的原(yuan)因，該團隊便嘗試反向(xiang)操作來解決這(zhe)個問題。他們(men)刺激纖維肉(rou)瘤(liu)細(xi)胞超量表達TRPM7，再(zai)施加(jia)剪切力(li)進行檢測。結(jie)果果然顯示，纖維肉(rou)瘤(liu)細(xi)胞對剪切力(li)的敏(min)感(gan)程度(du)大幅提升，并(bing)且宏觀來看，它原(yuan)發(fa)腫瘤(liu)的浸潤(run)（向(xiang)外擴張(zhang)）和(he)內(nei)滲（穿(chuan)透血管壁）現象也明顯減(jian)少（圖6，圖7）。

　　圖6HT-1080纖維肉瘤(liu)細胞在過表達TRPM7后獲(huo)得了極強的剪切(qie)敏(min)感性，同時顯(xian)示出(chu)大幅(fu)減(jian)弱的擴散(san)出(chu)原(yuan)發腫瘤(liu)并發生內滲的能力

　　圖7TRPM7在HT-1080纖維肉瘤細(xi)胞中的(de)過(guo)表(biao)達抑制侵襲性轉移灶的(de)形(xing)成

　　這一研究充分表明(ming)，力敏離(li)子(zi)通(tong)道是(shi)細(xi)胞(bao)探測(ce)其(qi)物理微環境(jing)的(de)重要(yao)途經(jing)，能賦(fu)予細(xi)胞(bao)在非受限(xian)或(huo)受限(xian)環境(jing)下(xia)遷移(yi)、入(ru)侵(qin)和增殖的(de)能力。了(le)解了(le)正(zheng)常的(de)成纖維細(xi)胞(bao)如(ru)何(he)(he)使用TRPM7力敏離(li)子(zi)通(tong)道來(lai)檢(jian)測(ce)和避免進入(ru)血流(liu)，以及癌(ai)細(xi)胞(bao)如(ru)何(he)(he)降低TRPM7活性、抑制其(qi)下(xia)游信號轉導(dao)來(lai)降低自身對剪(jian)切力的(de)敏感(gan)程度，人類(lei)對于癌(ai)癥(zheng)的(de)治療或(huo)許(xu)又能有(you)新的(de)認識(shi)。

　　ATA-2042高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~500kHz

　　電(dian)壓：400Vp-p（±200Vp）

　　電流：100mAp

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