新型微流控单细胞芯片：细胞突起的高通量分离及其亚细胞基因表达研究

来源：X一MOL资讯

癌细胞从原发肿瘤转移扩散到远处器官形成转移癌，导致了90%以上癌症病人的死亡。作为三种主要的癌细胞运动形式之一，间质型癌细胞通过伸出细胞突起来（cell protrusions）引导其迁移和侵袭。因此，深入分析和了解细胞突起中亚细胞基因表达将有助于进一步探索癌症转移的潜在分子机制，并可能探索出通过控制细胞迁移来预防肿瘤进展的独特疗法。然而，传统方法存在低通量、低分离精度、低纯度等问题，难以实现细胞突起中基因表达的精确分析。因此，发展高通量、高精度、高纯度分离细胞突起的分析方法将对癌症转移的研究起到极大的推动作用。

近日，美国康奈尔大学医学院附属休斯顿卫理公会研究所（Houston Methodist Research Institute）秦立东团队开发了一个新型微流控平台（Protrusion-Generating Chip，PG芯片）。利用该芯片，成功制备了大面积高度均匀的细胞突起阵列。结合激光捕获显微切割（LCM）技术，可以单细胞精度高通量分离细胞突起，并成功获得了癌细胞突起的基因表达图谱。相关成果发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，并被当期选为Frontispiece文章，文章的第一作者为康奈尔大学医学院附属休斯顿卫理公会研究所博士后张鹏超博士。

利用这一新型微流控单细胞芯片，通过形成大面积单细胞阵列（大于5000个单细胞）和原位培养，即可获得高度均匀的细胞突起阵列。除了间质性乳腺癌细胞，作者还实现了精确地排列多种细胞类型的突起（如黑色素瘤细胞、成纤维细胞、内皮细胞和神经元细胞）。这种均匀性水平不能用任何其他现有的方法来实现。

随后，利用LCM技术，作者首次实现了从这些细胞突起阵列中以单细胞精度成功地分离了高纯度的细胞突起。重要的是，细胞突起的数量可以根据需要随意控制，范围从一个到数千个均可快速实现。最后，作者从这些分离的细胞突起中成功地提取了信使核糖核酸（mRNA），并使用高通量测序技术获得了细胞突起的基因表达图谱。这一高度可控的细胞突起分离方法为癌细胞的迁移机制和相关信号通路的研究开辟了新途径。此外，新型微流控单细胞芯片将在伤口愈合、神经信号传导等多种细胞突起相关的生理过程中的信号通路的理解和研究方面具有良好潜力。