什么是細胞遷移與侵襲？

細胞遷移也叫做細胞爬行，細胞移動(dòng)或者細胞運動(dòng)，是細胞在化學(xué)信號（如：趨化因子）的驅使下沿著(zhù)濃度梯度從一個(gè)區域轉移到另一區域的運動(dòng)，是活細胞普遍存在的一種運動(dòng)形式。細胞遷移在損傷修復，細胞分化，胚胎發(fā)育，腫瘤轉移等生理病理過(guò)程中普遍存在。

細胞侵襲與細胞遷移比較類(lèi)似，但是“侵襲"需要細胞穿過(guò)胞外基質(zhì)層（ECM）或基底膜基質(zhì)層（BME），在這個(gè)過(guò)程中細胞先酶解去除ECM/BME的阻礙，從而在趨化因子濃度梯度的驅使下完成從一處到另一處的移動(dòng)。常用來(lái)評估腫瘤細胞在正常組織中轉移的能力，但正常細胞，如巨噬細胞也有相同的能力。

細胞遷移的過(guò)程

1.細胞前端伸出片狀偽足

2.細胞前端偽足和細胞外基質(zhì)形成新的細胞黏附

3.細胞體收縮

4.細胞尾端和周?chē)|(zhì)黏著(zhù)解離，細胞向前運動(dòng)

目前細胞遷移與侵襲實(shí)驗在腫瘤治療，創(chuàng )面愈合，上皮修復等方面有重要應用，接下來(lái)介紹一些細胞遷移與侵襲的模型應用：

（1）安徽醫科大學(xué)錢(qián)海生教授團隊將氟喹諾酮類(lèi)抗生素藥物（司帕沙星（SP））作為化療藥物和光敏劑對小鼠乳腺癌細胞（4T1）進(jìn)行聯(lián)合治療。該團隊利用自組裝的方式將UCNPs和SP封裝成兩親性聚合物（mPEG-b-PHEP）中，合成熱敏膠束（USP）。通過(guò)NIR照射可以精確控制腫瘤部位SP的釋放，SP進(jìn)入腫瘤細胞核后通過(guò)抑制細胞核中的II型拓撲異構酶，成功抑制了細胞遷移和轉移。相關(guān)文章以“Phototherapy Using a Fluoroquinolone Antibiotic Drug to Suppress Tumor Migration and Proliferation and to Enhance Apoptosis"發(fā)表于《ACS NANO》。

研究人員采用劃痕試驗和平板細胞克隆形成試驗，評價(jià)USP對4T1細胞遷移和增殖的抑制作用。與對照組相比，USP+NIR處理組24小時(shí)的4T1細胞的遷移和增殖速率受到強烈抑制，并且USP表現出最大的相對劃痕面積比和更強的增殖抑制作用。接下來(lái)采用Transwell法進(jìn)一步評價(jià)USP對體外4T1腫瘤細胞體外侵襲性的影響。USP+NIR組顯著(zhù)減少了侵入下腔室的4T1細胞的數量，這表明USP在激光照射下可以釋放被聚合物材料包裹的SP。USP在抑制4T1細胞遷移、增殖和侵襲方面具有優(yōu)異的性質(zhì)，證明了其在體內防止腫瘤復發(fā)和轉移的巨大潛力。

（2）癌細胞遷移是腫瘤轉移的重要過(guò)程之一，因此抑制癌細胞遷移是降低癌癥死亡率的重要手段。蘇州大學(xué)陳紅教授團隊研究發(fā)現糖共聚物對小鼠黑色素瘤（B16）癌細胞表面的修飾會(huì )影響細胞的遷移。數據顯示，與未修飾的B16細胞相比，修飾的B16細胞（B16/HTP-pMAG）的遷移方向改變，擴散減慢。當修飾的和未修飾的B16細胞混合時(shí)，傷口愈合實(shí)驗分析表明未修飾的B16細胞的集體遷移被抑制。相關(guān)文章以“Glycopolymer Engineering of the Cell Surface Changes the Single Cell Migratory Direction and Inhibits the Collective Migration of Cancer Cells"發(fā)表于《ACS Appl. Mater. Interfaces》。

研究人員將修飾（B16/HTP-pMAG）和未修飾（B16）的細胞混合培養進(jìn)行“傷口愈合"愈合實(shí)驗，分析12小時(shí)內細胞遷移的面積。結果顯示與對照組（B16）相比，B16/HTP-pMAG（25:1）組細胞遷移面積減少了30%。同時(shí)隨著(zhù)修飾細胞比例的增加B16/HTP-pMAG（25:3），未修飾細胞的遷移面積減少了40%，進(jìn)一步證實(shí)了修飾細胞對于未修飾細胞的遷移具有減速作用。

（3）高濃度的葡萄糖、高水平的基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）和長(cháng)期的炎癥構成了糖尿病創(chuàng )面的特殊傷口環(huán)境。因此慢性糖尿病創(chuàng )面是一個(gè)重要的醫療保健挑戰，而細胞的增值和遷移是促進(jìn)于創(chuàng )面愈合的重要因素。西北大學(xué)范代娣教授團隊設計了一種具有溫度敏感形狀的自適應行為的葡萄糖和MMP-9雙響應水凝膠（CBP/GMs@Cel&INS），用于治療慢性糖尿病創(chuàng )面。當水凝膠暴露于慢性糖尿病傷口時(shí)，溫度敏感的自適應性確保了水凝膠按需提供快速流動(dòng)性和彈性，以適應和保護傷口，同時(shí)葡萄糖和MMP-9雙反應系統促進(jìn)了胰島素（INS）和抗炎藥（Cel）的按需釋放。相關(guān)文章以“Glucose and MMP-9 dual-responsive hydrogel with temperature sensitive self-adaptive shape and controlled drug release accelerates diabetic wound healing"發(fā)表于《Bioactive Materials》。

劃痕結果顯示，與對照組相比，水凝膠Ⅳ組在24h內的細胞遷移率增加了約30.83%，可能是由于水凝膠Ⅳ模擬ECM促進(jìn)細胞粘附所致。在高葡萄糖濃度下，水凝膠IV孵育24小時(shí)內成纖維細胞遷移能力的有所增加。Cel對成纖維細胞遷移無(wú)顯著(zhù)影響，MMP-9+水凝膠IV組在24 h內小幅增加細胞遷移。MMP-9+葡萄糖+水凝膠Ⅳ組在24 h內細胞遷移增加是由于上述原因的協(xié)同作用，水凝膠Ⅳ在高濃度葡萄糖和MMP-9中降解更快，也促進(jìn)了成纖維細胞的粘附和遷移。

（4）角膜上皮的損傷可能導致不可逆的角膜混濁甚至失明。角膜上皮細胞的遷移率直接影響角膜的修復。華南理工大學(xué)任力教授團隊研究了間充質(zhì)干細胞（ADSCs）來(lái)源的外泌體（Exos）和miRNA 24-3p對角膜上皮細胞生物學(xué)特性的影響。結合Exos（抗炎、細胞增殖和遷移）和miRNA 24- 3p（細胞遷移）的優(yōu)勢，制備了miRNA 24-3p修飾的外泌體（Exos-miRNA 24-3p）用于角膜上皮創(chuàng )傷修復。此外，基于角膜堿燒傷的復雜性和嚴重性，該團隊設計并開(kāi)發(fā)了一種用二（乙二醇）甲基丙烯酸單甲醚酯（DEGMA）修飾的溫敏透明質(zhì)酸水凝膠，用于角膜上皮缺損愈合。研究人員在堿燒傷動(dòng)物模型中評估了這種釋放系統的功效，該遞送系統為角膜上皮愈合和眼表疾病的治療提供了有前景的治療策略。相關(guān)文章以“MiRNA 24-3p-rich exosomes functionalized DEGMA-modified hyaluronic acid hydrogels for corneal epithelial healing"發(fā)表于《Bioactive Materials》。

研究人員通過(guò)不同濃度的Exos處理研究了Exos對RCECs（兔角膜上皮細胞）的生物學(xué)功能。處理12h和24h后，細胞遷移隨著(zhù)Exos濃度的增加而增加，在24h時(shí)，濃度為20μg/mL的Exos介導了RCECs遷移并引起的細胞傷口的閉合。細胞趨化性也代表了一種細胞遷移能力，研究人員在Transwell的下室中加入不同濃度的Exos，誘導上室中的RCECs通過(guò)。與細胞遷移的結果相同，隨著(zhù)Exos濃度的增加細胞的趨化性更加明顯。

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