細(xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)普遍存在于組織發(fā)育、傷口愈合、血管發(fā)生等許多正常的生理過(guò)程中, 同時(shí)又存在于像腫瘤發(fā)生這樣的病理過(guò)程中。很多情況下,細(xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)并不是隨機(jī)和無(wú)目的的, 而是受到趨化因子的觸發(fā)和誘導(dǎo)，在趨化因子出現(xiàn)后, 它通過(guò)與細(xì)胞表面受體的相互作用,誘導(dǎo)出各種細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)答,如細(xì)胞極化產(chǎn)生、骨架重排、小泡運(yùn)輸加快等, 這些應(yīng)答反應(yīng)終協(xié)助細(xì)胞完成遷移運(yùn)動(dòng)。

細(xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)過(guò)程主要包含以下四個(gè)循環(huán)步驟: ①在細(xì)胞遷移的前導(dǎo)端, 局部細(xì)胞膜出現(xiàn)前伸而形成偽足; ②偽足通過(guò)黏附結(jié)構(gòu)黏附到基底; ③細(xì)胞骨架收縮, 引起細(xì)胞位置的整體易位; ④尾端脫黏附及回縮。通過(guò)以上步驟循環(huán)進(jìn)行, 細(xì)胞將一步步向目的地前行。細(xì)胞黏附、遷移和極化的保持等過(guò)程都依賴于整合素的靶向作用及其所包含黏附位點(diǎn)的重組動(dòng)力, 也即在細(xì)胞前端的胞吐作用能夠?yàn)榧?xì)胞提供新的黏附受體來(lái)輔助細(xì)胞遷移,同時(shí)這些運(yùn)動(dòng)的受體在細(xì)胞的尾部通過(guò)胞吞內(nèi)化, 故由此形成以胞吞和胞吐為調(diào)節(jié)方式的整合素循環(huán)。

腫瘤細(xì)胞骨架發(fā)育缺陷和黏附分子表達(dá)異常必然引起其運(yùn)動(dòng)遷移行為發(fā)生改變,其中比較明顯的變化涉及三個(gè)方面: ①細(xì)胞連結(jié)普遍削弱, 導(dǎo)致以細(xì)胞間連結(jié)發(fā)達(dá)的上皮類組織細(xì)胞突變轉(zhuǎn)化后出現(xiàn)細(xì)胞隨機(jī)遷徙, 引起組織解體的現(xiàn)象; ②細(xì)胞與基底黏附失調(diào),由于整合素表達(dá)與基質(zhì)金屬蛋白酶分泌異常,導(dǎo)致細(xì)胞黏附不穩(wěn)和脫黏附現(xiàn)象;③腫瘤細(xì)胞普遍軟化(剛度大約比正常細(xì)胞低4倍), 使其黏附的基質(zhì)環(huán)境硬度相對(duì)增大, 導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)張力增加, 從而有利其遷移運(yùn)動(dòng)。腫瘤細(xì)胞的遷移運(yùn)動(dòng)行為并未脫離正常組織細(xì)胞的基本模式,但與正常組織細(xì)胞通過(guò)調(diào)動(dòng)遷移行為參與組織重建相反, 腫瘤細(xì)胞非時(shí)、非地及失控的遷移運(yùn)動(dòng)將對(duì)組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性維持產(chǎn)生負(fù)面影響。

細(xì)胞遷移過(guò)程中, 諸如遷移速率、遷移效率以及細(xì)胞取向和定位等運(yùn)動(dòng)特性均與細(xì)胞的結(jié)構(gòu)功能狀態(tài)密切相關(guān), 腫瘤細(xì)胞因其骨架活動(dòng)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異常, 雖然遷移速率明顯高于正常細(xì)胞, 但因遷移的方向頻繁發(fā)生改變呈原位“翻滾”, 其遷移路程較長(zhǎng)而實(shí)際位移很短, 故遷移效率遠(yuǎn)低于正常細(xì)胞。同時(shí), 胞外基質(zhì)的物理特性對(duì)細(xì)胞遷移行為也有顯著影響, 正常細(xì)胞能夠感應(yīng)胞外的物理信號(hào), 并相應(yīng)調(diào)整其遷移行為, 如在不同硬度和微觀結(jié)構(gòu)的基底上, 正常細(xì)胞的遷移速率和遷移方向會(huì)隨之變化, 細(xì)胞始終如一地向硬度增加的方向遷移。而腫瘤細(xì)胞則顯得比較“遲鈍”, 胞外基質(zhì)的物理特性改變似乎對(duì)它們沒(méi)有影響或影響很小。正是由于腫瘤細(xì)胞喪失位置信息的識(shí)別能力, 相對(duì)正常細(xì)胞高效及定位和取向明確等遷移運(yùn)動(dòng)特征, 腫瘤細(xì)胞遷移軌跡離散、相鄰細(xì)胞運(yùn)動(dòng)協(xié)同性差, 終導(dǎo)致群體細(xì)胞呈無(wú)序堆積。

研究腫瘤細(xì)胞遷移常用的是transwell遷移實(shí)驗(yàn)。transwell小室其外形為一個(gè)科放置在孔板里的小杯子，底層有一張通透性的膜，這層膜有微孔，孔徑大小有0.1到12μm，根據(jù)不同的需求有不同的材料，常用的是聚碳酸酯膜。在腫瘤細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)中常用8μm或12μm的膜，上室種腫瘤細(xì)胞，下室加入FBS或其他特定的趨化因子，腫瘤細(xì)胞會(huì)向營(yíng)養(yǎng)成分高的下室遷移，計(jì)數(shù)進(jìn)入下室的細(xì)胞可以反映腫瘤細(xì)胞的遷移能力。

Matrigel 是從小鼠EHS肉瘤中提取的基質(zhì)成分，含有LN、IV型膠原、接觸蛋白和肝素硫酸多糖，鋪在無(wú)聚乙烯吡硌烷酮的聚碳酸酯濾膜上，能在DMEM培養(yǎng)基中重建形成膜結(jié)構(gòu)，這種膜結(jié)構(gòu)與天然基質(zhì)膜結(jié)構(gòu)極為相似。濾膜孔徑一般為8um，而且膜孔都被Matrigel覆蓋，細(xì)胞不能自由穿過(guò)，必須分泌水解酶，并通過(guò)變形運(yùn)動(dòng)才能穿過(guò)這種鋪有Martrigel 的濾膜，這與體內(nèi)情況較為相似。鋪有Martrigel的濾膜放在以Blind Well腔或MICS腔上下室之間，鋪有Martrigel面朝向上室，在下室中加有趨化劑，上室加入重懸的瘤細(xì)胞，具有侵襲能力的細(xì)胞在趨化劑誘導(dǎo)下開(kāi)始穿膜運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞穿膜所用的時(shí)間與Martrigel的用量有關(guān)，選擇 25ugMartrigell鋪膜，16小時(shí)后觀察結(jié)果較為合適。穿過(guò)濾膜的細(xì)胞多數(shù)粘附在濾膜下表面，可用棉簽將上表面的細(xì)胞拭去，然后用乙醇固定濾膜，PE染色，在光鏡下觀察統(tǒng)計(jì)穿過(guò)Martrigel的細(xì)胞數(shù)。另外用Transwell小室也可進(jìn)行重建基質(zhì)膜侵襲分析，這一方法是在 Transwell小室吊籃式上腔的濾膜上鋪上30ugMartrigel，加入細(xì)胞72h后觀察結(jié)果。值得注意的是，細(xì)胞在Transwell腔中培養(yǎng) 72小時(shí)后，有相當(dāng)數(shù)量穿過(guò)濾膜的細(xì)胞不再粘附在濾膜下表面，而是脫落進(jìn)人下腔溶液中．因此統(tǒng)計(jì)穿過(guò)基質(zhì)膜的細(xì)胞數(shù)目時(shí)應(yīng)把這部分細(xì)胞考慮在內(nèi)。腫瘤細(xì)胞穿過(guò)重建基質(zhì)膜的能力與它的體內(nèi)侵襲轉(zhuǎn)移能力表現(xiàn)出較好的相關(guān)性，可以用重建基質(zhì)膜模型初篩抗侵襲藥物。

腫瘤細(xì)胞侵襲實(shí)驗(yàn)（Tumour InvasionAssay）可以：（1）研究各種細(xì)胞因子對(duì)惡性腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的影響；（2）一些抑制血管生成的新藥研究；（3）研究腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移機(jī)制。