腦癌難以控制，并且通常對常規(guī)治療方法有抵抗力。預(yù)測腫瘤細(xì)胞行為需要更好地了解它們的侵襲機(jī)制。現(xiàn)在，福井大學(xué)的研究人員使用模擬大腦微環(huán)境的高密度納米纖維來捕獲這些腫瘤細(xì)胞，為侵襲性腦癌的新型治療解決方案打開了大門。

我們的身體基本上通過用新細(xì)胞替換受損細(xì)胞來治愈它的傷害。新細(xì)胞通常會遷移到損傷部位，這一過程稱為細(xì)胞遷移。然而，異常的細(xì)胞遷移也可以促進(jìn)癌細(xì)胞在體內(nèi)的運(yùn)輸和擴(kuò)散。多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤 (GBM) 是一種通過腫瘤細(xì)胞遷移傳播的高侵襲性腦腫瘤的例子。這種腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散和生長的頻率使得傳統(tǒng)的腫瘤切除方法無效。此外，放療和化療等選擇對健康細(xì)胞有害并造成不良影響。為了開發(fā)改進(jìn)的治療策略，需要準(zhǔn)確了解 GBM 細(xì)胞的侵襲機(jī)制。

考慮中的替代治療策略涉及捕獲遷移的腫瘤細(xì)胞。事實證明，細(xì)胞遷移是由細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)——細(xì)胞周圍的纖維結(jié)構(gòu)——的結(jié)構(gòu)和方向決定的。因此，通過設(shè)計所需幾何形狀的類似結(jié)構(gòu)，可以對遷移過程進(jìn)行控制。

現(xiàn)在，在ACS Applied Bio Materials 上發(fā)表的一項研究中，福井大學(xué)的研究人員設(shè)計了一個基于類似于 ECM 的納米纖維的平臺，以檢查它們對 GBM 細(xì)胞的影響。“我們使用一種稱為‘靜電紡絲’的技術(shù)制造了一種納米纖維片，其中纖維密度從一端到另一端逐漸變化，并進(jìn)行了腦腫瘤細(xì)胞的培養(yǎng)實驗，”該研究的負(fù)責(zé)人 Satoshi Fujita 博士說。

研究人員觀察到不同密度納米纖維中細(xì)胞運(yùn)動的明顯區(qū)別。他們發(fā)現(xiàn)更密集的纖維促進(jìn)了細(xì)胞中粘著斑簇的形成，從而導(dǎo)致細(xì)胞遷移速度變慢。

利用細(xì)胞運(yùn)動和纖維密度之間的這種負(fù)相關(guān)性，研究人員能夠通過設(shè)計具有逐步變化密度的納米纖維片來控制和指導(dǎo)細(xì)胞的遷移。通過以高密度到低密度的配置排列纖維，他們能夠限制細(xì)胞的運(yùn)動，因為它們中的大部分都被捕獲在高密度區(qū)域。另一方面，從低密度到高密度的配置會產(chǎn)生相反的效果并鼓勵遷移。

此外，他們注意到區(qū)域之間的間隙阻礙了細(xì)胞遷移，導(dǎo)致細(xì)胞被困在高密度區(qū)域。這是第一次觀察到這種單向遷移，研究人員將其命名為細(xì)胞誘捕，以魚和昆蟲誘捕器的名字命名，這些誘捕器使獵物在誘捕之前沿單一方向移動。

“該研究證明了使用模擬大腦微環(huán)境的電紡納米纖維捕獲遷移細(xì)胞的可行性，”藤田博士評論道。

該團(tuán)隊對其基于納米纖維的平臺的未來前景感到興奮。“它可用于設(shè)計作為再生醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的支架材料，結(jié)合各種纖維加工技術(shù)和材料表面處理技術(shù)。這可能會導(dǎo)致再生醫(yī)學(xué)實際應(yīng)用的發(fā)展，”藤田博士說“此外，它還可以作為培養(yǎng)載體的加工技術(shù)，用于高效生產(chǎn)包括蛋白質(zhì)、抗體和疫苗在內(nèi)的生物藥物。”

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