细胞迁移的背景与应用及实验方法！

一、背景

细胞迁移指即细胞划痕法，是测定细胞迁移运动与修复能力的方法，类似体外伤口愈合模型。在体外培养皿或平板培养的单层贴壁细胞上，用微量枪头或其他硬物在细胞生长的中央区域划线，去除中央部分的细胞，然后继续培养细胞至实验设定的时间，取出细胞培养板，观察周边细胞是否生长至中央划痕区，以此判断细胞的生长迁移能力，实验通常需设定正常对照组和实验组，实验组是加了某种处理因素或药物、外源性基因等组别，通过不同分组之间的细胞对于划痕区的修复能力，可以判断各组细胞的迁移与修复能力。

当细胞长到融合成单层状态时，在融合的单层细胞上人为制造一个空白区域，称为“划痕”。划痕边缘的细胞会逐渐进入空白区域使“划痕”愈合。

二、实验方法

1、培养板接种细胞之前先用marker笔在12孔板背面画横线标记（方便拍照时定位同一个视野）。

2、细胞消化后接入12孔板，数量以贴壁后铺满板底为宜（数量少时可培养一段时间至铺满板底）。

3、细胞铺满板底后，用1ml枪头垂直于孔板制造细胞划痕，尽量保证各个划痕宽度一致。（人工枪头制造划痕难以保证划痕宽度的一致性，影响实验结果，这也是该方法最大的缺陷）。

4、吸去细胞培养液，用PBS冲洗孔板三次，洗去划痕产生的细胞碎片。

5、加入无血清培养基，拍照记录。

6、将培养板放入培养箱培养，每隔4-6小时取出拍照。

7、根据收集图片数据分析实验结果。

三、应用

细胞迁移可以用于NFIC1抑制乳腺癌细胞迁移和侵袭的分子机制的研究：

探究了NFIC1对Luminal A型和三阴型乳腺癌转移的影响和相关机制。本研究将NFIC1的过表达质粒和si RNA分别转染入MCF7和MDA-MB-231细胞中,Wound healing和Transwell实验结果显示,过表达NFIC1能明显抑制MCF7和MDA-MB-231细胞的迁移和侵袭;敲低NFIC1能显著促进MCF7和MDA-MB-231细胞的迁移能力和对Matrigel胶的侵袭能力。

为了探究NFIC1抑制迁移和侵袭的分子机制,我们在MCF7和MDA-MB-231细胞中分别瞬时过表达NFIC1后,对NFIC1过表达及其对照细胞进行了RNA测序。对MCF7细胞测序结果的分析发现,对照组与过表达NFIC1组差异基因主要富集在由干扰素介导的Jak-STAT通路上。

随后,我们证实了过表达NFIC1能促进IFNL1、IFNL2/3和IFNB1的表达和分泌,同时也能激活Jak-STAT通路。接下来,我们在过表达NFIC1后使用Jak-STAT通路抑制剂Filgotinib和Ruxolitinib来阻断Jak-STAT通路,发现阻断Jak-STAT通路能逆转NFIC1抑制MCF7细胞迁移和侵袭的效果。

进一步根据测序结果,在过表达NFIC1的细胞中分别敲低Jak-STAT通路的下游靶基因MX1、MX2和RARRES3,发现敲低MX1和MX2能减弱NFIC1过表达对迁移和侵袭的抑制作用。最后,我们在过表达NFIC1同时分别敲低IFNL1、IFNL2/3和IFNB1,此时Jak-STAT通路受到明显抑制、MX1和MX2的表达显著降低、并且NFIC1抑制迁移和侵袭的作用也遭到削弱。

以上结果表明NFIC1在MCF7细胞中通过促进IFNL1、IFNL2、IFNL3和IFNB1的表达激活了Jak-STAT通路,活化的Jak-STAT通路通过上调MX1和MX2的表达来抑制MCF7细胞的迁移和侵袭。通过对MDA-MB-231细胞测序结果中差异表达基因的筛选及验证,我们发现NFIC1能直接结合在S100A2启动子区域从而上调S100A2的表达。

敲低S100A2能逆转NFIC1对MDA-MB-231细胞迁移和侵袭的抑制效果。随后我们发现过表达NFIC1后MEK和ERK的磷酸化水平受到明显的抑制,敲低S100A2能逆转NFIC1对MEK/ERK通路的抑制状态。进一步,在MDA-MB-231细胞中过表达NFIC1同时敲低S100A2后,使用U0126抑制MEK/ERK通路能解除敲低S100A2对迁移和侵袭的逆转效果。

同时,过表达NFIC1上调S100A2后能通过抑制MEK/ERK通路来抑制MDA-MB-231细胞的上皮间充质转化。以上结果表明NFIC1在MDA-MB-231细胞中通过上调S100A2的表达来抑制MEK/ERK通路,进而诱导MDA-MB-231细胞由间充质形态转化为上皮形态,最终抑制MDA-MB-231细胞的迁移和侵袭。