
三层芯片以通气驱动弹性膜
中国科学院大学生命科学学院团队构建三层聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片,含 5×5 孔阵列、弹性中间膜和底部通气通道。通气使膜周期变形,并通过气体扩散模拟气液界面(ALI);研究采用约 5% 面积变化和 0.25 Hz 牵张频率。
团队将肺癌细胞、内皮细胞系 EA.hy926 和肺成纤维细胞系 HFL1 按 3:2:1 混合,共同培养。细胞先贴附 24 小时,再接受连续 6 天牵张;未加入 Matrigel 等外源基质。
细胞组成和癌细胞系影响成球
A549 单独培养在牵张或静态条件下都未形成肿瘤球;加入 EA.hy926 后可聚集成球,再加入 HFL1 后增长更明显。牵张下结构更圆,但面积与未牵张组的差别未达到显著。
换用另外 2 种肺癌细胞系时,HCC827 可形成较规则结构,NCI-H1299 只有很小的聚集物,未形成同样肿瘤球。后者的 E-cadherin 较低、N-cadherin 较高,作者据此讨论黏附特征与成球的关系。
牵张模型的增殖和蛋白特征改变
由 A549 与支持细胞构成的模型在牵张下 Ki-67 和 CCK-8 信号增加,E-cadherin 下降;N-cadherin 变化未显著。较大结构的 HIF-1α 信号较高。标记追踪显示癌细胞聚集,内皮细胞位于球内及外围。
这些观察涉及生长、低氧相关蛋白及细胞分布,研究未测定可灌流的血管功能,也未直接分析细胞分泌基质的组成。
药物试验比较不同培养形式的整体损伤
团队先用 24 小时单层 CCK-8 实验确定用药浓度:A549 的顺铂半数抑制浓度(IC50)约 320 µg/mL,HCC827 的吉非替尼约 15 µg/mL。由 3 种细胞形成的球状体培养 7 天后,在相应浓度下处理 24 小时,以乳酸脱氢酶(LDH)释放和活死染色检测。
与 1 种细胞单培养相比,3 种细胞共同形成的球状体,其药物损伤信号较低,牵张组三维结构的死亡信号也低于静态组。LDH 测量的是共培养物整体膜损伤,各组还具有不同细胞组成和预培养时长。
当前模型全部由细胞系组成。通气同时提供牵张和 ALI,实验没有独立拆分两者,也没有患者材料或临床结局比较;它主要用于研究这些培养条件如何影响成球和药物反应。