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Die zelluläre Migration in biologischen Systemen ist ein grundlegendes Phänomen, das an der Gewebebildung, der Immunantwort und der Wundheilung beteiligt ist1,2,3. Zelluläre Migration ist auch ein wichtiger Prozess bei einigen Krankheiten wie Krebs4. Zellen werden oft als Gruppe und nicht als Einzeln migriert, was als kollektive Zellmigration4,5bezeichnet wird. Damit sich Zellen kollektiv bewegen können, ist die Erfassung der Mikroumgebung unerlässlich6. Zum Beispiel nehmen Zellen physikalisch-chemische Reize wahr und reagieren durch Veränderung der Beweglichkeit, Zell-Substrat-Wechselwirkungen und Zell-Zell-Wechselwirkungen, was zu einer Richtungsmigration entlang eines chemischen Gradienten7,8, 9,10. Basierend auf dieser Verbindung wurden schnelle Fortschritte in Lab-on-a-Chip-Technologien gemacht, die gut kontrollierte chemische Mikroumgebungen wie den Gradienten eines Chemoattractanten11,12,13 erzeugen können. . Während diese Lab-on-a-Chip-basierte Mikrofluidik bisher verwendet wurden, um Chemotaxis des Zellensembles oder zelluläre Sphäroide14,15,16,17zu studieren, wurden hauptsächlich im Zusammenhang mit der Einzelzellmigration18,19,20,21verwendet. Mechanismen, die einer zellulären kollektiven Reaktion auf einen chemischen Gradienten zugrunde liegen, sind immer noch nicht gut verstanden14,22,23,24,25,26 . So wird die Entwicklung einer Plattform, die die raumzeitliche Kontrolle von löslichen Faktoren sowie die in-situ-Beobachtung der biophysikalischen Zellen ermöglicht, dazu beitragen, die Mechanismen hinter der kollektiven Zellmigration zu entwirren.
Entwickelt und beschrieben ist hier ein mehrkanaliges mikrofluidisches System, das die Erzeugung eines Konzentrationsgradienten von löslichen Faktoren ermöglicht, der die Migration von gemusterten Zellclustern moduliert. In dieser Studie, Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF) wird gewählt, um das Migrationsverhalten von Madin-Darby Canine Nieren (MDCK) Zellen zu regulieren. HGF ist dafür bekannt, die Zell-Zell-Integrität zu dämpfen und die Beweglichkeit der Zellen27,28zu verbessern. Im mikrofluidischen System sind fourier transform traktionsmikroskopie und Monolayer-Stressmikroskopie integriert, die eine Analyse der Beweglichkeit, Kontraktilenkraft und interzellulären Spannung ermöglicht, die von konstituierenden Zellen als Reaktion auf ein HGF induziert werden. gefälle. Innerhalb derselben Insel wandern Zellen, die sich in der Nähe der höheren Konzentration von HGF befinden, schneller und weisen niedrigere interzelluläre Belastungen auf als zellenübergreifende Belastungen als zellennahe Mit geringerer HGF-Konzentration. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass dieses neue experimentelle System geeignet ist, andere Fragen in Bereichen zu untersuchen, die eine kollektive zelluläre Migration unter chemischen Gradienten verschiedener löslicher Faktoren beinhalten.