基于微流控芯片的中性粒细胞迁移能力研究获新进展

对中性细胞迁移进行研究，可有效观测其功能是否受损，一定程度上减少了慢性疾病的发病率，同时对已经已发生的的疾病能够提供相关治疗方案。近期，应用技术研究所刘勇研究员与加拿大曼尼托巴大学Francis Lin教授课题组合作，利用微流控芯片研究了慢性肾病生物标志物FGF23对中性粒细胞迁移能力的影响，相关成果发表在Scientific Reports杂志上(2017，7：3100，DOI:10.1038/s41598-017-03210-0)。
 细胞迁移在许多生理和病理过程中发挥了重要的作用，如宿主防御、胚胎发育、伤口愈合和癌症转移。中性粒细胞是最丰富的白细胞，在身体的先天免疫反应中发挥了非常重要的作用，其功能受损时可导致自身免疫性疾病和致命性疾病。慢性肾病是一种在发达和发展中国家或地区均有较高发病率的常见慢性疾病，慢性肾病患者由于自身免疫系统功能受损而增加了细菌感染的风险并伴随着明显升高的血清FGF23水平。FGF23与细胞膜上的FGF受体结合并通过一系列的下游信号介导细胞功能。已有研究成果表明FGF23可以抑制中性粒细胞的粘附，激活和跨内皮迁移能力，从而进一步损害中性粒细胞募集和宿主防御功能。FGF23也被认为是一种先天免疫的调节剂，研究FGF23介导的中性粒细胞趋化性及其与CKD疾病的相关性具有重要意义。
 　　合作双方设计并开发了两种新型微流控芯片(图1)并对FGF23介导的中性粒细胞趋化性及其与慢性肾病之间的相关性进行了研究。结果表明，与对照组细胞相比，经过FGF23预处理的中性粒细胞在趋引因子(N-Formylmethionine-leucyl-phenylalanine，fMLP)浓度梯度中(存在或缺乏均一的FGF23背景)的粘附性和趋化性被削弱。然而，直接在fMLP梯度中加入FGF23仅削弱能穿过薄壁障碍单元细胞的趋化性。趋化性熵和主成分分析(Principal component analysis，PCA)分别揭示了FGF23削弱中性粒细胞的粘附性和趋化性以及多细胞趋化性参数之间的相关性。该研究详细阐述了FGF23影响中性粒细胞趋化性的过程，揭示了研究FGF23介导的中性粒细胞趋化性对探索疾病发病机理和制定相关治疗方案具有重要意义。
 　　近年来，光电子中心生物医学光学研究团队以项目合作、互派留学生和访问学者的方式与国内外多个研究团队建立了密切的合作关系，积极开展了基于微流控芯片的病原体基因、慢性病早期生物标志物和细胞迁移规律等基础研究工作，并充分发挥自身在仪器设备研发方面的传统优势，与国内外合作团队共同开发了基于微流控芯片的基因、生物标志物和细胞迁移检测的相关仪器设备。
 　　图1 C3-Chip和D3-Chip的结构示意图。(A)C3-Chip的结构示意图。单个芯片可以并行配置三个梯度发生单元。每个单元具有独立的入口和出口。红色框为检测区域；(B)C3-Chip的梯度检测结果；(C)D3-Chip的结构示意图；(D)D3-Chip的梯度检测结果。
 　　编辑点评
 　　新型微流控芯片揭示了FGF23削弱中性粒细胞的粘附性和趋化性以及多细胞趋化性参数之间的相关性，这对医院进行疾病机理探究和制定相关的治疗方案具有重要意义，同时，也为进行细胞迁移规律基础研究提供了帮助。