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5種趨化性實(shí)驗(yàn)的不同方法
發(fā)布時(shí)間： 2024-03-26 點(diǎn)擊次數(shù)： 1343次趨化性是細(xì)胞響應(yīng)化學(xué)信號(hào)而進(jìn)行的精心安排的運(yùn)動(dòng)，是生物學(xué)中的一種基本現(xiàn)象，具有深遠(yuǎn)的影響。不同領(lǐng)域的研究人員利用這一過(guò)程來(lái)探索細(xì)胞行為、免疫反應(yīng)和發(fā)育機(jī)制。在癌癥研究中，趨化性揭示了細(xì)胞如何駕馭其環(huán)境，從而促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。在免疫學(xué)中，趨化性引導(dǎo)免疫細(xì)胞到達(dá)感染部位。除了基礎(chǔ)研究之外，了解這種現(xiàn)象還可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)。
在本文中我們將探討研究文章，重點(diǎn)介紹研究趨化性的不同方法。這些研究側(cè)重于實(shí)時(shí)可視化，提供對(duì)細(xì)胞反應(yīng)的動(dòng)態(tài)洞察。實(shí)時(shí)測(cè)量捕獲關(guān)鍵事件和動(dòng)力學(xué)，與終點(diǎn)方法相比，可以全面了解趨化運(yùn)動(dòng)。這使得研究人員能夠揭示復(fù)雜的細(xì)節(jié)，從而影響我們對(duì)這一基本生物現(xiàn)象的理解。
1. 納米粒子作為“分子敲除"來(lái)破壞趨化性
在這項(xiàng)跨學(xué)科研究中，Zhang 等人。探索了納米顆粒（NP）通過(guò)充當(dāng)“分子敲除"來(lái)破壞趨化性的潛力。該研究旨在檢驗(yàn)納米顆?？梢杂行节吇肿拥募僭O(shè)，從而降低其生物利用度，從而抑制趨化性。該實(shí)驗(yàn)利用了良好的-建立了涉及人單核細(xì)胞系THP-1及其趨化劑單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）的模型系統(tǒng)。
該研究采用了與 MCP-1 具有不同預(yù)測(cè)相互作用的金納米顆粒 (AuNPs) 庫(kù)，模擬了趨化性測(cè)定中細(xì)胞外基質(zhì)的體內(nèi)3D 環(huán)境。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了化學(xué)引誘劑吸附對(duì)納米顆粒的深遠(yuǎn)影響，改變它們?cè)诩?xì)胞附近的濃度并驅(qū)動(dòng)細(xì)胞行為的變化，而所有這些都不需要納米顆粒物理進(jìn)入細(xì)胞。這種創(chuàng)新方法讓人們了解納米粒子如何充當(dāng)分子調(diào)節(jié)劑，為研究和操縱趨化反應(yīng)的新策略開(kāi)辟了途徑。
2. NET-DNA作為癌癥轉(zhuǎn)移中的動(dòng)態(tài)趨化因子
Yang等人的這項(xiàng)研究。探索中性粒細(xì)胞胞外陷阱 (NETs) 及其在癌癥轉(zhuǎn)移中的作用。NET 是由 DNA、蛋白質(zhì)和組蛋白組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由中性粒細(xì)胞釋放以捕獲和中和病原體。該研究揭示了乳腺癌和結(jié)腸癌患者肝轉(zhuǎn)移瘤中豐富的 NETs，挑戰(zhàn)了 NETs僅作為微生物陷阱的傳統(tǒng)觀念。相反，NET-DNA 作為 NETs的一個(gè)組成部分，作為一種動(dòng)態(tài)趨化因子出現(xiàn)，積極吸引癌細(xì)胞，促進(jìn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的形成。
通過(guò)使用 Transwell 和μ-Slide Chemotaxis測(cè)定進(jìn)行細(xì)致評(píng)估，該研究證明了 NET-DNA 促進(jìn) MDA-MB-231 三陰性乳腺癌細(xì)胞遷移和粘附的令人信服的能力。細(xì)胞遷移的劑量依賴(lài)性增強(qiáng)進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了這種效應(yīng)，這種現(xiàn)象在用 DNase I 處理后被消除。μ-Slide Chemotaxis測(cè)定證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)，揭示了 MDA-MB-231 細(xì)胞向更高 NET 的有效遷移DNA 梯度。這些發(fā)現(xiàn)為理解免疫反應(yīng)、NET 和癌癥進(jìn)展之間復(fù)雜的相互作用開(kāi)辟了新途徑，為轉(zhuǎn)移性疾病的治療干預(yù)提供了潛在的目標(biāo)。
3. Prokineticin-2 在 CNS 損傷中星形膠質(zhì)細(xì)胞趨化作用中的作用
在這項(xiàng)神經(jīng)生物學(xué)研究中，Neal等人。揭示了 Prokineticin-2 (PK2)（一種趨化因子樣信號(hào)蛋白）的新維度。他們的發(fā)現(xiàn)揭示了其在促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞趨化性方面的關(guān)鍵作用——這是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）損傷情況下的重要機(jī)制。當(dāng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)受傷或患病時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)被激活并遷移到受損部位，從而促進(jìn)再生反應(yīng)。基于 PK2 已知參與巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞等系統(tǒng)細(xì)胞類(lèi)型的激活和遷移，該研究探討了 PK2 是否充當(dāng)星形膠質(zhì)細(xì)胞的趨化因子。
利用 ibidi µ-Slide Chemotaxis 和 U373 人星形細(xì)胞瘤細(xì)胞系，研究人員證明 PK2 確實(shí)可以作為趨化因子，顯著增強(qiáng)星形膠質(zhì)細(xì)胞的遷移。在重組 PK2 (rPK2) 存在的情況下，觀察到向前遷移指數(shù) (yFMI) 顯著增加，這強(qiáng)調(diào)了對(duì)含有 PK2 的儲(chǔ)層的明確方向響應(yīng)。這種遷移的定向增強(qiáng)伴隨著遷移速度和方向性評(píng)分的顯著增加，強(qiáng)調(diào)了 PK2 作為星形膠質(zhì)細(xì)胞趨化性刺激劑的重要作用。
4. 血小板裂解物負(fù)載 PEG 水凝膠誘導(dǎo)干細(xì)胞趨化性
在這項(xiàng)轉(zhuǎn)化研究中，Chahal 等人。研究載人血小板裂解物 (PL) 的聚乙二醇 (PEG) 水凝膠在體外誘導(dǎo)干細(xì)胞趨化性的潛力。血小板裂解物含有多種已知可介導(dǎo)細(xì)胞活性的蛋白質(zhì)和生長(zhǎng)因子，其中一些被鑒定為能夠誘導(dǎo)細(xì)胞遷移的化學(xué)引誘劑。該研究探索使用摻有 90 vol% PL 的 PEG 水凝膠來(lái)檢查其對(duì)人類(lèi)間充質(zhì)干細(xì)胞 (hMSC) 的遷移影響。
使用μ-Slide Chemotaxis進(jìn)行細(xì)胞遷移研究。跟蹤細(xì)胞軌跡和遷移參數(shù)表明，hMSC 表現(xiàn)出向負(fù)載 PL 的水凝膠的定向遷移，與對(duì)照組相比，顯示出更高的速度和直接性。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了負(fù)載 PL 的 PEG 水凝膠的生物活性潛力，展示了它們吸引干細(xì)胞的能力——這是內(nèi)源性組織工程應(yīng)用令人興奮的前景。
5. RAB35在定向運(yùn)動(dòng)和趨化性中的作用
在這項(xiàng)關(guān)鍵研究中，Corallino 等人。揭示 RAB35 在控制最佳方向運(yùn)動(dòng)和趨化性方面的作用。該研究利用基于 RNAi 的方法，將 RAB35 確定為協(xié)調(diào)這些基本細(xì)胞過(guò)程的關(guān)鍵要求。
為了證實(shí)這一觀點(diǎn)，該研究深入研究了對(duì)照和 RAB35 沉默的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞 (MEF) 在血小板衍生生長(zhǎng)因子 (PDGF) 梯度中通過(guò)精心設(shè)計(jì)的柱陣列的遷移行為。該微柱陣列由光固化雜化聚合物組成，間隔 4 μm 的空間，固定在粘性滑動(dòng)趨化室自粘底面的中心區(qū)域。從細(xì)胞庫(kù)區(qū)域的入口策略性地接種細(xì)胞，并在細(xì)胞出口區(qū)域以 20 ng/ml 的濃度引入趨化劑 (PDGF)。使用倒置顯微鏡記錄動(dòng)態(tài)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。
對(duì)照細(xì)胞表現(xiàn)出功能性 RAB35 通路，表現(xiàn)出對(duì) PDGF 梯度的定向趨化性。這些細(xì)胞延伸出持久的遷移突起，主要與梯度方向一致排列。形成鮮明對(duì)比的是，RAB35 的缺失顯著損害了趨化性，同時(shí)減少了沿梯度方向突出的細(xì)胞數(shù)量。通過(guò)延時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)趨化和遷移工具分析手動(dòng)跟蹤的細(xì)胞。這種綜合實(shí)驗(yàn)方法強(qiáng)化了 RAB35 在響應(yīng)趨化信號(hào)而控制細(xì)胞定向運(yùn)動(dòng)方面的關(guān)鍵作用，為了解這些基本細(xì)胞過(guò)程背后的分子復(fù)雜性提供了寶貴的見(jiàn)解。
結(jié)論
這些研究文章對(duì)細(xì)胞響應(yīng)化學(xué)信號(hào)的行為進(jìn)行了引人入勝的探索，涵蓋納米技術(shù)、癌癥研究、轉(zhuǎn)化研究、神經(jīng)生物學(xué)和基于 RNAi 的方法等不同領(lǐng)域?？偟膩?lái)說(shuō)，這些研究不僅為趨化性研究的不斷發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，而且還激發(fā)了新的視角和方法，為醫(yī)學(xué)創(chuàng)新策略鋪平了道路。
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