原文链接：https://doi.org/10.1136/gutjnl-2024-334618
本文关键词：微流控芯片 肿瘤血管微环境 体外模拟
肿瘤转移是癌症致死的主要原因，但目前针对肿瘤转移仍缺乏有效的临床治疗手段和检测方式。
2025年7月，暨南大学张冬梅教授团队在《Gut》上发表了题为“Pericyte drives the formation of circulating tumour cell-neutrophil clusters to promote colorectal cancer metastasis”的研究论文，深入解析了结直肠癌（CRC）转移的关键分子机制，为抗转移治疗提供了新的思路与方式。
科研突破：周细胞驱动CTC-中性粒细胞簇，促进结直肠癌转移
该研究团队首先通过免疫染色、单细胞转录组学等分子生物学手段比对了伴肝转移与无伴肝转移患者样本之间的差异，提出了一个肿瘤转移的模型。在该模型中高表达烟酰胺N-甲基转移酶（NNMT）的周细胞是结直肠癌（CRC）中循环肿瘤细胞（CTC）-中性粒细胞簇形成的关键驱动因素（图1）。而后者则会显著降低患者的总生成（OS）。
图1：高表达NNMT周细胞亚类引起内皮细胞炎症激活与CTC-中性细胞簇的聚集。在伴肝转移的结直肠癌患者中，炎症性内皮细胞比例升高。
核心亮点：微流控芯片，复刻体内血管微环境的“科研利器”
为验证上述模型。研究团队又进行了肿瘤转移的体外研究。传统的研究手段长期受限于传统二维培养无法准确模拟体内复杂的血管微环境。因此，研发团队利用FluidicLab微流控血管芯片在体外精准模拟体内肿瘤血管微环境，成功解决了这一科研难题，其核心优势在实验中展现得淋漓尽致：
1、精准复刻血管结构：为评估表达NNMT的肿瘤周细胞（TPCs）对循环肿瘤细胞-中性粒细胞簇（CTC中性粒细胞簇）形成的影响，研究团队借助微流控血管芯片的上下双通道结构，构建了搭载过表达NNMT的TPC（TPCnnmt）、空载TPC（TPCvector）及内皮细胞（ECs）的微流控血管芯片模型，并将HCT116细胞与中性粒细胞分别加入对应通道中开展后续实验（图2）。这一操作还原了肿瘤血管周围的微环境，实现了“血管-周细胞-肿瘤细胞-中性粒细胞”多细胞共培养体系，更贴近体内生理状态。
图2. 使用微流控血管芯片模型进行肿瘤细胞-中性粒细胞簇形成实验。HCT116细胞（绿色）与中性粒细胞（粉色）分别接种于上、下通道，内皮细胞（蓝色）及肿瘤相关细胞（TPCs）则分别贴附于多孔膜的下表面与上表面。
2、可控化实验条件：芯片经紫外线照射灭菌40分钟，上下通道均用50 μg/mL纤连蛋白预包被，确保细胞黏附效果；后续通过定向流动方式，将标记后的肿瘤细胞与中性粒细胞分别导入对应通道，可精准控制细胞相互作用的时间与环境，解决了传统培养中“无法模拟血液流动效应”的短板。
3、实时可视化观察：借助芯片的透明结构，研究团队通过共聚焦显微镜，可实时观察肿瘤细胞、中性粒细胞与模拟血管的相互作用，清晰捕捉到CTC-中性粒细胞簇的形成过程（图3），为实验结论提供了直观的影像证据。证实了高表达NNMT的肿瘤周细胞促进HCT116细胞跨内皮迁移的能力，导致HCT116-中性粒细胞聚集体数量增加。这是传统实验模型难以实现的直观优势。
图3. 采用微流控血管芯片模型评估TPCs中NNMT过表达对HCT116细胞-中性粒细胞簇形成的影响，与TPCvector相比，TPCnnmt更能促进HCT116细胞跨内皮迁移。
正如研究中所展示，微流控芯片凭借其高仿真性、可控性和可视化的特点，成功助力研究团队完成了体外机制验证，精准还原了周细胞介导CTC-中性粒细胞簇形成的关键过程，在体外证明了在周细胞中抑制NNMT可阻止血管内CTC‑中性粒细胞簇的形成，并抑制肿瘤转移，为研究的顺利推进提供了坚实保障。这也印证了微流控芯片在肿瘤转移研究中的核心价值——能够弥合临床前研究与体内实验之间的鸿沟，精准模拟体内复杂的细胞微环境，实现多细胞相互作用的实时观察与调控，让科研人员在体外就能实现对肿瘤微环境的精准模拟与机制探究。
公安备案号31011002005499