一种体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法及其应用

本发明涉及生物医学领域以及细胞培养领域，尤其涉及一种体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法及其应用。

背景技术：

1、脑转移肿瘤是脑肿瘤的一种，为继发性恶性肿瘤，主要来自肺部、乳腺等恶性肿瘤转移至脑，其发展快、病程短，且目前治疗效果不佳。故而，分离脑转移肿瘤细胞可以帮助科研人员更深入地了解肿瘤发生脑部转移的机理和发展。由于缺乏有效的细胞表面标志物用于识别脑转移肿瘤细胞，因此，目前分离脑转移肿瘤细胞的主要方法是细胞培养法和动物模型法：(1)细胞培养法：将患者的脑部转移病灶中的肿瘤细胞通过外科手术方式采集后，在体外分离并增殖放大。不过，该方法受限于病人样品的稀缺，以及不同病人样品的差异性和由于体外培养所造成的细胞特性“退化”。(2)动物模型法：将脑肿瘤细胞通过心内注射至小鼠体内，待其发生脑转移后分离提纯脑转移肿瘤细胞，并重复多次该过程以达到纯化目的。该方法也有很多局限性，例如步骤复杂，耗时较长(大于3个月)，而且动物实验的费用昂贵，实验过程中还需要对动物权益进行保护；此外，动物模型与人体生理环境的差异也会影响实验结果的真实性。

2、综合来看，现有技术分离脑转移肿瘤细胞的方法都存在着许多缺点，以至于无法大规模运用，也无法充分还原人体内的真实状态。因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法及其应用，旨在解决现有技术中分离脑转移肿瘤细胞的方法无法满足目前应用的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其中，包括步骤：

4、制备低硬度水凝胶，用作肿瘤细胞培养的基底；

5、将肿瘤细胞接种于所述低硬度水凝胶上进行培养，并持续传代预定代数，筛选得到所述脑转移肿瘤细胞。

6、所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其中，所述低硬度水凝胶的硬度为0.32～0.64kpa。

7、所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其中，所述低硬度水凝胶包括聚丙烯酰胺水凝胶、甲基丙烯酸化透明质酸水凝胶、甲基丙烯酸酐明胶、基质胶中的一种或多种。

8、所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其中，所述聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法包括步骤：

9、提供氨基硅烷化盖玻片和氯硅烷化玻片；

10、将丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺混合，制备成预定浓度的水凝胶初始液；

11、将交联剂加入到所述水凝胶初始液中，混合后得到水凝胶预聚液；

12、将所述水凝胶预聚液滴加到所述氯硅烷化玻片上，并盖上所述氨基硅烷化盖玻片，在紫外照射下进行交联，得到聚丙烯酰胺水凝胶。

13、所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其中，得到聚丙烯酰胺水凝胶之后，还包括步骤：利用交联剂将i型胶原蛋白包被于所述聚丙烯酰胺水凝胶表面。

14、所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其中，所述肿瘤细胞包括乳腺癌细胞、肺癌细胞、前列腺癌细胞中的任一种。

15、所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其中，筛选得到脑转移肿瘤细胞之后，还包括检测所述脑转移肿瘤细胞的脑转移能力。

16、所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其中，检测所述脑转移肿瘤细胞的脑转移能力具体包括：

17、检测所述脑转移肿瘤细胞中的脑转移相关特征基因的表达水平；

18、构建血脑屏障体外模型，检测所述脑转移肿瘤细胞的血脑屏障穿出能力；

19、检测所述脑转移肿瘤细胞的脑部定植能力；

20、将所述脑转移肿瘤细胞注入裸鼠心室内，并通过活体成像系统测量裸鼠脑、骨以及全身的肿瘤荧光素酶信号，统计所述脑转移肿瘤细胞在裸鼠的器官转移情况。

21、一种如上任一所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法在研究肿瘤细胞脑转移的分子机制中的应用。

22、一种如上任一所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法在筛选肿瘤药物靶点、制备抗肿瘤药物以及分子靶向药物中的应用。

23、有益效果：本发明提供了一种体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法及其应用，从生物力学角度，利用低硬度的水凝胶长期培养肿瘤细胞，针对其应力条件进行筛选，从而富集具有高脑转移能力的肿瘤细胞。该方法可以提供便捷、广泛、真实的生物模拟环境，从而达到富集脑转移肿瘤细胞的目的，并明确脑肿瘤细胞在低硬度基底上的生长和发展规律。基于上述方法，还可以开发出更加高效和便捷的新药筛选和评估技术，以及更加精细的分子靶向药物设计技术，为新药的开发和研究提供有力保障；并且通过阐明该发现的生物机制，有助于进一步了解脑转移的起源与发生发展，为脑转移的防治提供靶标。此外，这也将论证力学因素对肿瘤偏好性转移的影响，拓展甚至转变之前对肿瘤脑转移的既有观念和理解，极大地推动生物力学与癌症研究的科学发展，具有十分重要的现实意义。

技术特征：

1.一种体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其特征在于，所述低硬度水凝胶的硬度为0.32～0.64kpa。

3.根据权利要求1所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其特征在于，所述低硬度水凝胶包括聚丙烯酰胺水凝胶、甲基丙烯酸化透明质酸水凝胶、甲基丙烯酸酐明胶、基质胶中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法包括步骤：

5.根据权利要求4所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其特征在于，得到聚丙烯酰胺水凝胶之后，还包括步骤：利用交联剂将i型胶原蛋白包被于所述聚丙烯酰胺水凝胶表面。

6.根据权利要求1所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其特征在于，所述肿瘤细胞包括乳腺癌细胞、肺癌细胞、前列腺癌细胞中的任一种。

7.根据权利要求1所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其特征在于，筛选得到脑转移肿瘤细胞之后，还包括检测所述脑转移肿瘤细胞的脑转移能力。

8.根据权利要求7所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法，其特征在于，检测所述脑转移肿瘤细胞的脑转移能力具体包括：

9.一种如权利要求1-8任一所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法在研究肿瘤细胞脑转移的分子机制中的应用。

10.一种如权利要求1-8任一所述的体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法在筛选肿瘤药物靶点、制备抗肿瘤药物以及分子靶向药物中的应用。

技术总结
本发明提供了一种体外筛选脑转移肿瘤细胞的方法及其应用，从生物力学角度，利用低硬度的水凝胶长期培养肿瘤细胞，针对其应力条件进行筛选，从而富集具有高脑转移能力的肿瘤细胞。该方法可以提供便捷、广泛、真实的生物模拟环境，从而达到富集脑转移肿瘤细胞的目的，并明确脑肿瘤细胞在低硬度基底上的生长和发展规律。基于上述方法，还可以开发出更加高效和便捷的新药筛选和评估技术，以及更加精细的分子靶向药物设计技术，为新药的开发和研究提供有力保障。此外，这也将论证力学因素对肿瘤偏好性转移的影响，拓展甚至转变之前对肿瘤脑转移的既有观念和理解，极大地推动生物力学与癌症研究的科学发展，具有十分重要的现实意义。

技术研发人员：谭又华,汤恺
受保护的技术使用者：香港理工大学深圳研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16