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【摘要】
血小板从循环中渗入肿瘤微环境 ， 促进转移 ， 并赋予几种癌症对化疗的抵抗力 。 因此 ， 用有效且无毒的抗血小板药物联合抗癌药物来阻止肿瘤-血小板串扰可能是一种有效的癌症治疗策略 。 为了测试这个概念 ， 德克萨斯农工大学Abhishek Jain教授团队创建了一个卵巢肿瘤微环境芯片 (OTME-Chip) ， 它由一个血小板灌注的肿瘤微环境组成 ， 它概括了血小板外渗及其后果 。
通过包括基因编辑的肿瘤和 RNA 测序 ， 这种芯片上的器官揭示了血小板和肿瘤在剪切作用下通过糖蛋白 VI (GPVI) 和肿瘤半乳糖凝集素-3 相互作用 。 最后 ， 作为临床试验原理的证明 ， 团队表明 GPVI 抑制剂 Revacept 会损害转移潜能并改善化疗 。 由于 GPVI 是一种不会损害止血的抗血栓形成靶点 ， 因此它代表了一种安全的癌症治疗方法 。 团队建议可以部署 OTME-Chip 来研究癌症中的其他血管和血液学靶点 。 相关论文以题为Human tumor microenvironment chip evaluates the consequences of platelet extravasation and combinatorial antitumor-antiplatelet therapy in ovarian cancer发表在《Science Advance》上 。
【图文解析】
OTME-Chip的形成
团队受到启发设计了一个器官芯片微流体平台 ， 作为肿瘤微环境的 3D 器官模拟体外模型 ， 与血管和血小板流动相连接（图 1A） 。 保留了他们最近发布的 OvCa-Chip 现有平台的一些元素 ， 这是一种双腔器官芯片技术 ，
图1 OTME-Chip的微工程 。
这种生物系统设计策略 ， 现在称为 OTME-Chip ， 受到不同的器官芯片技术的启发 ， 该技术通过人工创建的 ECM 模拟材料模拟结直肠癌细胞和乳腺癌细胞的转移侵袭性 。 这种设计不允许血液灌注或对癌细胞、血管细胞和血液成分之间的相互作用进行密切分析 。 然而 ， 在 OTME-Chip 中 ， OvCa-Chip 与这种支柱结构设计的融合为团队提供了第一个机会来研究流动下的关键血小板-癌细胞相互作用 ， 同时仍然保持该技术相对简单且易于适应 。 首先 ， 团队通过注射由 I 型胶原蛋白制成的预凝胶溶液建立 ECM 隔室 ， 并孵育芯片以形成受微柱限制的半固体水凝胶 。 接下来 ， 用人卵巢微血管内皮细胞 (HOMECs) 接种装置的下腔室 ， 以形成完整的 3D 血管腔 。
血小板在剪切作用下通过 GPVI 与 galectin-3 的结合与癌细胞相互作用
在包括卵巢癌在内的几种癌症中 ， 半乳糖凝集素的表达上调并诱导血小板粘附和过度活跃 。 粘附和活化的血小板反过来又为癌细胞转移做好准备 。 肿瘤半乳糖凝集素-3 特别包含一个胶原样结构域 。 另一方面 ， 血小板上的胶原受体 GPVI 在剪切作用下调节血小板活化 。 因此 ， 团队检查了 OTME-Chip 是否可以揭示 GPVI-galectin-3 结合血小板-癌细胞相互作用的贡献及其在剪切下的转移后果（图 2A） 。 团队首先检查了在癌细胞暴露于外渗血小板的 72 小时时间轴过程中 galectin-3 的表达和活性 ， 发现 galectin-3 表达是保守的并且不随时间变化（图 2B） 。
图 2血小板 GPVI 表达是剪切依赖性的 ， 它与 OTME-Chip 中的肿瘤 galectin-3 结合 。
使用 OTME-Chip 评估 GPVI 和 galectin-3 相互作用在卵巢癌中的后果
然后研究了 GPVI-galectin-3 相互作用可能作为血小板促进的卵巢癌肿瘤转移的介质的可能性 。 为了验证这一假设 ， 团队使用 CRISPR-Cas9 编辑方法建立了半乳糖凝集素 3 敲除 (KO-g3) 的卵巢癌细胞系（图 3A） 。 比较了由原始卵巢癌细胞 (OTME-Chip) 或半乳糖凝集素 3 敲除的癌细胞 (KO) 组成的 OTME-Chip 中控制癌细胞转移的参数（ECM 侵袭、增殖、细胞因子谱和转录读数） 。 发现当与外渗血小板 (OTME-Chip) 相对于没有血小板的对照 (Control-Chip) 共培养时 ， 野生型卵巢癌细胞会快速侵入水凝胶 ECM 。 然而 ， 观察到在存在外渗血小板的情况下 ， KO-OTME-Chips 中的 ECM 侵入减少（图 3 ， B 和 C） 。 在血小板外渗和肿瘤相互作用的 40 至 72 小时内 ， OTME-Chips 中的癌细胞增殖相对于对照增加 ， 并且在 galectin-3 KO-OTME-Chips 中发现增殖减少（图 3D） 。 观察到这种 OvCa 细胞增殖与观察时间线内的 ECM 水凝胶侵入成正比 。
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