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目的: 肺癌起源于支气管上皮其恶性程度较其他肿瘤要高,临床上很多时候就诊时就已经恶化甚至转移,进而极大的影响患者的治疗手段及其预后。临床上肺癌现有的治疗方式主要还是早期肿瘤的外科手术及放化疗,进展期及后期的治疗手段局限,因而探索肺癌转移机制寻找关键靶点迫在眉睫。研究表明葡萄糖调节蛋白78(GRP78)在人体很多肿瘤中高表达,对肿瘤的耐药、增殖、预后都有重要影响。肿瘤微环境是由癌细胞和各自不同的间质细胞和细胞组件组成,肺肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)是肺癌间质中的重要成分,肿瘤进展中的一个关键性因素。本实验通过比较大连医科大学附属第一、二院收治的38例非小细胞肺癌患者肿瘤组织及对应的癌旁组织中GRP78的表达量并对1例非小细胞肺癌多器官转移病例分析来说明其在肿瘤进展及转移中的临床作用。并应用微流控芯片技术,设计构建了一个微流控共培养装置体外模拟肿瘤微环境实时观察非小细胞肺癌A549及SPCA-1细胞在CAFs诱导下侵袭的过程,以此来探索GRP78是否有通过被CAFs诱导而促进非小细胞肺癌肿瘤侵袭。 方法: 本实验在38例不同临床分期的非小细胞肺癌样本和对应的癌旁正常组织样本中通过免疫组化的方法检测GRP78的表达,并对38例样本患者情况进行归纳,分析GRP78在各个临床因素的差异和关联。运用微流控芯片技术构建一个共培养及实时观察的仿生集成装置,此装置由6个芯片组成,每个芯片有两部分,上游的Ⅰ部分是共培养平台,下游的Ⅱ部分是侵袭平台,Ⅰ部分实验对象分3组:IMDM培养基组,WI38分泌液组,共培养组(人肺腺癌细胞A549、SPCA-1,与人肺成纤维细胞WI38分别种植于生物膜分隔的上下细胞培养室共培养),Ⅱ部分实验对象分2组:对照组(单—A549、SPCA-1),实验组(siRNA敲低GRP78表达量的A549、SPCA-1),实时观察在不同分泌液诱导下,A549、SPCA-1的侵袭细胞数量及迁移距离,并运用免疫荧光技术及western blot技术检测不同培养液刺激下肿瘤GRP78的蛋白表达变化,本实验同时也于传统transwell侵袭实验进行验证,并附上1例非小细胞肺癌多器官转移病例分析。由此来探索GRP78能影响非小细胞肺癌的侵袭转移能力,并且受CAFs调控。 结果: 本实验免疫组化结果发现GRP78主要表达在胞浆中,在癌和癌旁组织都有表达,但肺癌组织样本中的表达明显高于癌旁组织样本,而转移性肺癌的GRP78表达高于临床分期低的肺癌,在不同性别和年龄之间GRP78蛋白过表达没有统计学意义,而与临床分期和病理类型及分化程度,有无淋巴结转移之间的差异具有统计学意义(P<0.05)。成功设计了一个微流控仿生侵袭装置模拟体外肿瘤微环境实现人肺成纤维细胞与肿瘤细胞共培养,并实时观察肿瘤细胞侵袭过程。在装置的Ⅰ部分实现了成纤维细胞向肿瘤相关成纤维细胞的转换(α-SMA和波形蛋白升高),在装置Ⅱ部分观察到CAFs分泌液诱导的肿瘤细胞穿膜的细胞数量及迁移距离较IMDM培养基组、WI38分泌液组的明显增高。肿瘤细胞的侵袭能力在降低GRP78的实验组中较对照组显著降低。Western blot及免疫荧光结果显示,CAFs分泌液刺激下的肿瘤细胞中GRP78表达量明显较对照组升高。并且传统的transwell侵袭实验结果和芯片一致。 结论: GRP78在非小细胞肺癌病例样本中的蛋白表达量显著高于对应的癌旁组织,并且和TNM分期、病理类型、分化程度、有无淋巴结转移有联系,为临床肺癌的诊断和治疗提供了新的思路。siRNA干扰特异、高效地抑制GRP78的表达后,降低了肺癌细胞的侵袭能力。成功设计了一个集成化的仿生微流控装置,建立了细胞间非接触共培养体系,实现对肺癌微环境的体外模拟,并且实时观察肿瘤侵袭全过程。实验结果表明:GRP78是肿瘤发生发展的一个重要蛋白,可作为预防及治疗肺癌侵袭、转移的靶向治疗目标。同时证明,GRP78能受CAFs调控高表达来促进肿瘤转移,证明肿瘤微环境对肿瘤进程有影响。