基于微流控芯片的中性粒細(xì)胞遷移能力研究獲新進(jìn)展

對(duì)中性細(xì)胞遷移進(jìn)行研究，可有效觀測(cè)其功能是否受損，一定程度上減少了慢性疾病的發(fā)病率，同時(shí)對(duì)已經(jīng)已發(fā)生的的疾病能夠提供相關(guān)治療方案。近期，應(yīng)用技術(shù)研究所劉勇研究員與加拿大曼尼托巴大學(xué)Francis Lin教授課題組合作，利用微流控芯片研究了慢性腎病生物標(biāo)志物FGF23對(duì)中性粒細(xì)胞遷移能力的影響，相關(guān)成果發(fā)表在Scientific Reports雜志上(2017，7：3100，DOI:10.1038/s41598-017-03210-0)。
 細(xì)胞遷移在許多生理和病理過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用，如宿主防御、胚胎發(fā)育、傷口愈合和癌癥轉(zhuǎn)移。中性粒細(xì)胞是最豐富的白細(xì)胞，在身體的先天免疫反應(yīng)中發(fā)揮了非常重要的作用，其功能受損時(shí)可導(dǎo)致自身免疫性疾病和致命性疾病。慢性腎病是一種在發(fā)達(dá)和發(fā)展中國(guó)家或地區(qū)均有較高發(fā)病率的常見(jiàn)慢性疾病，慢性腎病患者由于自身免疫系統(tǒng)功能受損而增加了細(xì)菌感染的風(fēng)險(xiǎn)并伴隨著明顯升高的血清FGF23水平。FGF23與細(xì)胞膜上的FGF受體結(jié)合并通過(guò)一系列的下游信號(hào)介導(dǎo)細(xì)胞功能。已有研究成果表明FGF23可以抑制中性粒細(xì)胞的粘附，激活和跨內(nèi)皮遷移能力，從而進(jìn)一步損害中性粒細(xì)胞募集和宿主防御功能。FGF23也被認(rèn)為是一種先天免疫的調(diào)節(jié)劑，研究FGF23介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞趨化性及其與CKD疾病的相關(guān)性具有重要意義。
 　　合作雙方設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了兩種新型微流控芯片(圖1)并對(duì)FGF23介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞趨化性及其與慢性腎病之間的相關(guān)性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，與對(duì)照組細(xì)胞相比，經(jīng)過(guò)FGF23預(yù)處理的中性粒細(xì)胞在趨引因子(N-Formylmethionine-leucyl-phenylalanine，fMLP)濃度梯度中(存在或缺乏均一的FGF23背景)的粘附性和趨化性被削弱。然而，直接在fMLP梯度中加入FGF23僅削弱能穿過(guò)薄壁障礙單元細(xì)胞的趨化性。趨化性熵和主成分分析(Principal component analysis，PCA)分別揭示了FGF23削弱中性粒細(xì)胞的粘附性和趨化性以及多細(xì)胞趨化性參數(shù)之間的相關(guān)性。該研究詳細(xì)闡述了FGF23影響中性粒細(xì)胞趨化性的過(guò)程，揭示了研究FGF23介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞趨化性對(duì)探索疾病發(fā)病機(jī)理和制定相關(guān)治療方案具有重要意義。
 　　近年來(lái)，光電子中心生物醫(yī)學(xué)光學(xué)研究團(tuán)隊(duì)以項(xiàng)目合作、互派留學(xué)生和訪問(wèn)學(xué)者的方式與國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)建立了密切的合作關(guān)系，積極開(kāi)展了基于微流控芯片的病原體基因、慢性病早期生物標(biāo)志物和細(xì)胞遷移規(guī)律等基礎(chǔ)研究工作，并充分發(fā)揮自身在儀器設(shè)備研發(fā)方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，與國(guó)內(nèi)外合作團(tuán)隊(duì)共同開(kāi)發(fā)了基于微流控芯片的基因、生物標(biāo)志物和細(xì)胞遷移檢測(cè)的相關(guān)儀器設(shè)備。
 　　圖1 C3-Chip和D3-Chip的結(jié)構(gòu)示意圖。(A)C3-Chip的結(jié)構(gòu)示意圖。單個(gè)芯片可以并行配置三個(gè)梯度發(fā)生單元。每個(gè)單元具有獨(dú)立的入口和出口。紅色框?yàn)闄z測(cè)區(qū)域；(B)C3-Chip的梯度檢測(cè)結(jié)果；(C)D3-Chip的結(jié)構(gòu)示意圖；(D)D3-Chip的梯度檢測(cè)結(jié)果。
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 　　新型微流控芯片揭示了FGF23削弱中性粒細(xì)胞的粘附性和趨化性以及多細(xì)胞趨化性參數(shù)之間的相關(guān)性，這對(duì)醫(yī)院進(jìn)行疾病機(jī)理探究和制定相關(guān)的治療方案具有重要意義，同時(shí)，也為進(jìn)行細(xì)胞遷移規(guī)律基礎(chǔ)研究提供了幫助。