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血清蛋白粘附的多酚涂层在循环肿瘤细胞捕获中的应用

血清蛋白粘附的多酚涂层在循环肿瘤细胞捕获中的应用

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作者：张慧茹大连理工大学

学位级别：硕士

癌症是影响健康最严重的疾病之一,也是全球第二大死亡原因。癌症的转移和复发是造成死亡的主要原因。在癌症的转移过程中起关键作用的是循环肿瘤细胞。循环肿瘤细胞是由原发性肿瘤或者转移灶脱落进入外周血液循环中存活的肿瘤细胞,对患... 详细信息

癌症是影响健康最严重的疾病之一,也是全球第二大死亡原因。癌症的转移和复发是造成死亡的主要原因。在癌症的转移过程中起关键作用的是循环肿瘤细胞。循环肿瘤细胞是由原发性肿瘤或者转移灶脱落进入外周血液循环中存活的肿瘤细胞,对患者的诊断治疗以及制定个性化方案有重要作用。利用多酚涂层捕获肿瘤细胞能够实现快速、广谱性捕获,捕获率为76%,并且对白细胞有一定的抗粘效果,但是捕获效果需要进一步提高。利用肿瘤细胞和白细胞表面整合素以及其配体的不同,提出了调控生物材料表面蛋白的粘附可激活肿瘤细胞表面的整合素而非白细胞整合素的策略。这种使用整合素差异捕获CTCs的新方法,是目前报道的平面捕获中效果最佳的捕获技术。本文主要进行了以下三方面的工作内容:(1)利用多酚和金属螯合作用的原理在玻璃基底上制备多酚涂层,利用多酚涂层能与蛋白质发生相互作用,并且能保持很好的蛋白活性特点,在多酚涂层表面修饰血清蛋白,制备多酚-蛋白涂层。通过条件优化确定了10%血清能够使材料吸附蛋白达到饱和,并且此时相对应肿瘤细胞的捕获效果最佳,为85%±2%。此外以惰性白蛋白吸附作为对照,发现细胞捕获效率有所下降,考察了血清蛋白的重要作用。(2)对细胞捕获条件和捕获到的肿瘤细胞进行研究,发现与细胞捕获条件中的血清蛋白浓度为20%时细胞捕获效率最优,达到92%±3%,远高于无蛋白吸附多酚材料的76%。利用RNA-seq分析发现,多酚-蛋白涂层捕获到的肿瘤细胞较单纯的多酚涂层基因表达差异大,特别是在细胞外基质受体通路当中ITGB1和ITGAV,此基因编码整合素αβ,说明了整合素在细胞捕获中发挥不可或缺的作用,进一步利用添加整合素相关抑制剂和Ca、Mg离子的方法验证了这一结果。(3)最后将多酚-蛋白涂层应用于CTCs捕获中发现捕获时间在90 min时达到最高值同时此材料可以实现广谱性捕获。对捕获后的肿瘤细胞继续培养,发现材料对细胞的生长几乎无影响。紧接着考察了材料对白细胞的抗粘效果并将多酚-蛋白应用于模拟病人血液样品中,肿瘤细胞的捕获效率为88%±6%。综上所述,本论文首次实现了利用不同细胞表面整合素以及配体的差异对CTCs捕获的策略,材料制备简单,易获得。为循环肿瘤细胞的捕获和培养提供了一种新的、有前景的平台,有助于基础和临床研究。

关键词：多酚-蛋白涂层 RNA-seq 循环肿瘤细胞整合素

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