什么是細胞遷移與侵襲？

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

細胞侵襲與細胞遷移比較類似，但是“侵襲"需要細胞穿過胞外基質(zhì)層（ECM）或基底膜基質(zhì)層（BME），在這個過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(qū)使下完成從一處到另一處的移動。常用來評估腫瘤細胞在正常組織中轉(zhuǎn)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.細胞尾端和周圍基質(zhì)黏著解離，細胞向前運動

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

（1）安徽醫(yī)科大學(xué)錢海生教授團隊將氟喹諾酮類抗生素藥物（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NIR照射可以精確控制腫瘤部位SP的釋放，SP進入腫瘤細胞核后通過抑制細胞核中的II型拓撲異構(gòu)酶，成功抑制了細胞遷移和轉(zhuǎn)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小時的4T1細胞的遷移和增殖速率受到強烈抑制，并且USP表現(xiàn)出最大的相對劃痕面積比和更強的增殖抑制作用。接下來采用Transwell法進一步評價USP對體外4T1腫瘤細胞體外侵襲性的影響。USP+NIR組顯著減少了侵入下腔室的4T1細胞的數(shù)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(nèi)防止腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的巨大潛力。

（2）癌細胞遷移是腫瘤轉(zhuǎn)移的重要過程之一，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(xiàn)糖共聚物對小鼠黑色素瘤（B16）癌細胞表面的修飾會影響細胞的遷移。數(shù)據(jù)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(dāng)修飾的和未修飾的B16細胞混合時，傷口愈合實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(yǎng)進行“傷口愈合"愈合實驗，分析12小時內(nèi)細胞遷移的面積。結(jié)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%。同時隨著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%，進一步證實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）和長期的炎癥構(gòu)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)面是一個重要的醫(yī)療保健挑戰(zhàn)，而細胞的增值和遷移是促進于創(chuàng)面愈合的重要因素。西北大學(xué)范代娣教授團隊設(shè)計了一種具有溫度敏感形狀的自適應(yīng)行為的葡萄糖和MMP-9雙響應(yīng)水凝膠（CBP/GMs@Cel&INS），用于治療慢性糖尿病創(chuàng)面。當(dāng)水凝膠暴露于慢性糖尿病傷口時，溫度敏感的自適應(yīng)性確保了水凝膠按需提供快速流動性和彈性，以適應(yīng)和保護傷口，同時葡萄糖和MMP-9雙反應(yīng)系統(tǒng)促進了胰島素（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(jié)果顯示，與對照組相比，水凝膠Ⅳ組在24h內(nèi)的細胞遷移率增加了約30.83%，可能是由于水凝膠Ⅳ模擬ECM促進細胞粘附所致。在高葡萄糖濃度下，水凝膠IV孵育24小時內(nèi)成纖維細胞遷移能力的有所增加。Cel對成纖維細胞遷移無顯著影響，MMP-9+水凝膠IV組在24 h內(nèi)小幅增加細胞遷移。MMP-9+葡萄糖+水凝膠Ⅳ組在24 h內(nèi)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，也促進了成纖維細胞的粘附和遷移。

（4）角膜上皮的損傷可能導(dǎo)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(fù)。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(jié)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(fù)。此外，基于角膜堿燒傷的復(fù)雜性和嚴重性，該團隊設(shè)計并開發(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物模型中評估了這種釋放系統(tǒng)的功效，該遞送系統(tǒng)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Exos濃度的增加而增加，在24h時，濃度為20μg/mL的Exos介導(dǎo)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(dǎo)上室中的RCECs通過。與細胞遷移的結(jié)果相同，隨著Exos濃度的增加細胞的趨化性更加明顯。

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