Направленная клеточная миграция играет важную роль в физиологических процессах, например таких как защита организма от инфекций и вирусов, заживление ран, метастазирования рака и др. Клеточная миграция зависит в том числе и от воздействия на клетки градиентов концентраций химических веществ. Не так давно микрофлюидные устройства начали применяться для изучения миграции клеток. Подобные устройства по-зволяют прецизионно конфигурировать и управлять градиентами химических веществ, открывая новые воз-можности при изучении сложных механизмов взаимодействия клеток как внутри популяции, так и с окру-жающей средой. Обзор посвящен достижениям, связанным с разработкой микрофлюидных устройств для изучения влияния градиентов химических веществ на клеточную миграцию, классификации данных устройств, а также сравнению их с "традиционными" подходами, применяемыми в клеточной биологии для решения аналогичных задач.
Кл. сл.: микрофлюидное устройство, клеточная миграция, градиент химического вещества
ВВЕДЕНИЕКлеточная миграция является высокоупорядо-ченным процессом, происходящим при различных взаимодействиях, которые могут иметь место ме-жду клетками, тканью и окружающей их средой [1, 2]. Подобные взаимодействия играют важную роль в различных биологических процессах вклю-чая иммунный ответ на воспалительные процессы и заживление ран [3][4][5][6]. Биологические механизмы направленной клеточной миграции являются сложными и зависят от режима движения клеток и их типа [1, 7]. Например, бактериальные клетки плывут сквозь жидкую среду в поисках питатель-ных веществ при помощи вращения тонкого жгу-тика без необходимости прикрепления к подлож-ке, а их направление и подвижность напрямую зависят от локальных условий [8]. С другой сторо-ны, многие типы клеток млекопитающих мигри-руют сквозь твердую внеклеточную матрицу при помощи циклических процессов сложной переда-чи сигналов, реорганизации цитоскелета и взаи-модействия клеток с данной матрицей [9].Градиенты концентрации химических веществ относятся к факторам окружающей среды, влияющим на миграцию различных типов клеток. Данный фактор делят на две условные группы: хемотаксис -направленная миграция клеток при воздействии градиентов, созданных при растворе-нии веществ (хемоаттрактанта); гаптотаксис -направленная клеточная миграции при создании градиентов веществ на поверхности (хемоаттрак-тант связан с твердой фазой). Например, белые кровяные тельца, такие как нейтрофилы и лимфо-циты, следуют за градиентами хемоаттрактантов управляемых / вырабатываемых тканью для вы-полнения ими иммунных функций [10]. Непра-вильно направленные белые кровяные тельца могут быть причиной различных заболеваний и расстройств, например хронической обструк-тивной болезни легких, воспаления кишечника и рассеянного склероза [10, 11]. Другим примером является миграция раковых клеток в направлении градиентов выделяемых тканями хемоаттрактан-тов (эпидермальный фактор роста и т. д.), приво-дящая к образованию метастазов [12][13][14]. Приме-ром также может служить миграция эпителиаль-ных клеток при заживлении ран и мигр...