高通量单细胞源性细胞外囊泡研究平台的构建及其在口腔鳞癌研究中的应用

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rundahe
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目的:  构建高通量单细胞捕获及其分泌的细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)的检测平台,进而在该平台上实现口腔鳞状细胞癌(Oral Squamous Cell Carcinoma,OSCC)单细胞源性EVs研究。  方法:  本实验利用软光刻技术制备硅片模板,在硅片模板上灌注聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS),制备单细胞捕获芯片和微通道芯片。将一定密度和体积的细胞悬液均匀滴加到单细胞捕获芯片上,然后在其上方盖上抗体条码阵列玻片。抗体条码阵列玻片的形成过程如下:首先将微通道芯片与多聚赖氨酸玻片热键合,然后利用Flow patterning的方法在玻片上包被抗体,形成抗体条码阵列玻片。将玻片和滴加细胞悬液后的单细胞捕获芯片二者用夹具夹紧,置于细胞培养箱中孵育一段时间,使单个细胞分泌的EVs被其上方相对应区域的捕获抗体捕获。18小时后揭下玻片,依次滴加生物素化的抗体(Biotin-CD63)和荧光标记的链霉亲合素(Streptavidin-APC/Streptavidin-PE)达到对EVs检测的目的。随后将玻片利用四色激光芯片扫描仪扫描得到图像。最后使用一系列的分析软件对实验结果的荧光信号统计分析,在单细胞水平展示EVs分泌的异质性。  结果:  构建了高通量单细胞捕获及其分泌的EVs的检测平台,该平台主要由两部分组成:单细胞捕获芯片及抗体条码阵列玻片。利用单细胞捕获芯片捕获到的单细胞数目服从泊松分布,平均每次实验捕获到的单细胞数目为1318个,平均捕获率为20.5%。为了验证细胞在芯片上的存活率,将细胞经cell tracker染色后制备的细胞悬液滴加到单细胞捕获芯片上,18小时后按荧光信号的强弱统计仍然存活的细胞数目。经过计算,细胞存活率为91.5%。为了检测抗体在玻片上分布是否均匀,将微通道芯片的9条通道入口都加入异硫氰酸荧光素标记的牛血清蛋白(Fluorescein-Bovine serum albumin,FITC-BSA),然后利用Flow Patterning的方法使抗体包被到多聚赖氨酸玻片上,最后用四色激光芯片扫描仪扫描。  结果显示,无论整体还是局部,抗体都非常均匀的分布在玻片上。本研究利用免疫亲和方法捕获和检测EVs。在多聚赖氨酸玻片上包被EVs捕获抗体,让其捕获细胞条件培养液中的EVs,之后依次加入生物素化的抗体、荧光标记的链霉亲和素来检测EVs。随后利用四色激光芯片扫描仪扫描得到实验结果。为了鉴定利用免疫亲和方法捕获到的囊泡是EVs,设计了另外一个简易的微流控芯片平台,利用该平台来捕获群体细胞条件培养液中的EVs。将实验结果的荧光图在原子力显微镜下观察,并且随机测量单个囊泡的尺寸范围,其水平宽度是82.031nm,符合目前国际上报道的EVs的尺寸范围。构建平台以及鉴定了免疫亲和方法捕获到的囊泡是EVs之后,将高通量单细胞捕获及其分泌的EVs检测平台分别应用于OSCC细胞系UM-SCC6、SCC25以及OSCC原代细胞。展示了OSCC单细胞分泌EVs的分泌能力和种类的异质性。为了更加深入全面的了解单细胞分泌的异质性,本实验使用的捕获抗体不仅包括5种EVs捕获抗体,还包括3种细胞因子抗体,可以同时捕获和检测单个细胞分泌的5种EVs及3种细胞因子。实验数据经ViSNE软件分析,单细胞群被分为3组(无论是OSCC细胞系,还是OSCC原代细胞),一组主要分泌EVs(以CD63+EVs、CD9+CD63+EVS为主),三组主要分泌细胞因子(以IL-8为主),二组分泌EVs和细胞因子,但二者强度降低。这说明单细胞群分泌EVs和细胞因子各有分工。另外,本实验得到的原代OSCC单细胞数据经cluster软件分析之后,区分了淋巴结转移和非淋巴结转移的临床样本。  结论:  1、基于微流控技术构建了高通量单细胞EVs检测平台,利用该平台验证了OSCC单细胞分泌EVs的能力和种类有显著异质性。  2、同一细胞群的单细胞分泌EVs和细胞因子各有分工。  3、通过单细胞分泌EVs的分析,该平台可在单细胞水平区分淋巴结转移与非淋巴结转移的OSCC临床样本。
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