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脑肿瘤难以控制，并且通常对常规治疗方法有抵抗力。预测肿瘤细胞行为需要更好地了解它们的侵袭机制。现在，日本福井大学的研究人员使用模拟大脑微环境的高密度纳米纤维来捕获这些肿瘤细胞，为侵袭性脑癌的新型治疗解决方案打开了大门。
我们的身体基本上通过用新细胞替换受损细胞来治愈它的伤害。新细胞通常会迁移到损伤部位，这一过程称为“细胞迁移”。然而，异常的细胞迁移也可以促进癌细胞在体内的运输和扩散。多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 是一种通过肿瘤细胞迁移扩散的高侵袭性脑肿瘤的例子。这种肿瘤细胞扩散和生长的频率使得传统的肿瘤切除方法无效。此外，放疗和化疗等选择对健康细胞有害并造成不良影响。为了开发改进的治疗策略，需要准确了解 GBM 细胞的侵袭机制。考虑中的替代治疗策略涉及捕获迁移的肿瘤细胞。事实证明，细胞迁移是由“细胞外基质”（ECM）——细胞周围的纤维结构——的结构和方向决定的。因此，通过设计所需几何形状的类似结构，可以对迁移过程进行控制。现在，在ACS Applied Bio Materials 上发表的一项研究中，日本福井大学的研究人员设计了一个基于类似于 ECM 的纳米纤维的平台，以检查它们对 GBM 细胞的影响。“我们使用一种称为'静电纺丝’的技术制造了一种纳米纤维片，其中纤维密度从一端到另一端逐渐变化，并进行了脑肿瘤细胞的培养实验，”该研究的负责人 Satoshi Fujita 博士说。研究人员观察到不同密度纳米纤维中细胞运动的明显区别。他们发现，更密集的纤维促进了细胞中“粘着斑”簇的形成，从而导致细胞迁移速度减慢。利用细胞运动和纤维密度之间的这种负相关性，研究人员能够通过设计具有逐步变化密度的纳米纤维片来控制和指导细胞的迁移。通过以高密度到低密度的配置排列纤维，他们能够限制细胞的运动，因为它们中的大部分被捕获在高密度区域。另一方面，从低密度到高密度的配置会产生相反的效果并鼓励迁移。此外，他们注意到区域之间的间隙阻碍了细胞迁移，导致细胞被困在高密度区域。这种单向迁移是第一次被观察到，研究人员将其命名为“细胞诱捕”，以鱼和昆虫诱捕器的名字命名，这种诱捕器使猎物在诱捕之前沿单一方向行进。“该研究证明了使用模拟大脑微环境的电纺纳米纤维捕获迁移细胞的可行性，”藤田博士评论道。有了如此显着的发现，该团队对其基于纳米纤维的平台的未来前景感到兴奋。“它可用于设计作为再生医学基础的支架材料，结合各种纤维加工技术和材料表面处理技术。这可能会导致再生医学实际应用的发展，”藤田博士推测“此外，它还可以作为培养载体的加工技术，用于高效生产包括蛋白质、抗体和疫苗在内的生物药物。”Story Source: Materials provided by University of Fukui. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference: Wan-Ying Huang, Shin-ichiro Suye, Satoshi Fujita. Cell Trapping via Migratory Inhibition within Density-Tuned Electrospun Nanofibers. ACS Applied Bio Materials, 2021; 4 (10): 7456 DOI: 10.1021/acsabm.1c00700
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