研究背景:中枢神经系统肿瘤是癌症发病率和死亡率高的重要起因,特别在儿童和年轻人中,癌症死亡率分别约为30%和20%。成人脑肿瘤中胶质瘤占了24%,也是第二最常见的脑肿瘤。胶质瘤的标准治疗方法是最大化的手术切除,并辅助放疗和替莫唑胺(TMZ)化疗,但胶质瘤的关键生物特性、耐药和耐放疗等分子机制尚未完全阐述明白,以及肿瘤微环境的存在增强了肿瘤生存和耐药等各方面生物特征,所以治疗效果及预后却不乐观。肿瘤特征之一是分化受限和分化程度失控。通过诱导肿瘤细胞的分化进程并促进细胞分化成熟,因此而失去肿瘤细胞特征和表达良性表型,即诱导分化疗法。研究方法:我们通过使用诱导分化药物苯丁酸钠(SPB)和全反式维甲酸(ATRA)作用于胶质瘤细胞系U87细胞来建立胶质瘤细胞诱导分化模型,为进一步研究打下基础。为了观察诱导分化之后的胶质瘤细胞对肿瘤微环境中的血管内皮细胞时是否具有吸引和促进迁移作用,我们应用微流控芯片技术来对二者进行共培养。微流控芯片技术(Microfluidics)具备实现独立培养细胞的空间同时细胞之间可以实现物质交换和信息传递的优点,我们使用设计独特的芯片并且使用微流控芯片技术创造胶质瘤细胞和脑静脉内皮细胞的共培养条件,揭示胶质瘤细胞对内皮细胞的吸引是否与分化程度差相。同时,我们经回顾研究发现,作为脑组织中含量最多的成分——脂质,越来越多的研究表明脂质不仅与细胞生物学特性相关,在肿瘤的进展中具备一定的相关性,但细胞膜表面脂质组成是否因诱导分化而产生改变,目前仍未被阐明。因此我们利用基质辅助激光解吸电离技术(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization MALDI)直接检测胶质瘤细胞经诱导分化前后细胞膜表面脂质成分的改变。结果:经过诱导分化药物治疗之后,胶质瘤细胞系U87细胞呈现了明显的生物学特征改变,即两种诱导分化药物均能够使胶质瘤细胞增殖率降低,且细胞增殖率随药物浓度和作用时间呈现正相关,细胞周期停滞于G1期、胚胎性蛋白表达下降,诱导分化后U87细胞从原先无限增值的状态进入凋亡进程,呈现类似正常细胞的细胞进程,实现了诱导分化效应。微流控芯片共培养胶质瘤细胞与脑静脉内皮细胞结果表明,诱导分化药物SPB作用过的细胞对脑静脉内皮细胞的迁移影响略微减小,ATRA对此响应不明显。使用PCA将质谱数据降维至三维进行可视化,做散点图显示诱导分化药物治疗后U87细胞膜表面脂质成分呈现具有统计学意义的差异。进一步查询脂质质谱数据库并且用MALDI质谱仪检测目标脂质的二级结构,分析化学信息结果提示细胞膜表面脂质成分与胶质瘤分化程度相关。