近年來研究發現腫瘤與微生物之間存在深入聯系，除了免疫相互作用外，哺乳動物細胞和細菌之間還存在其他各種相互作用，如腸道微生物會誘導乳腺癌的發生。因此研究癌癥細胞和細菌之間的相互作用對于腫瘤的發生與治療具有重要意義。其中，腫瘤細胞對細菌識別的機械傳感機制在炎癥和吞噬作用中起重要作用。但是目前在流體剪切力下實現生物分子在質膜中的精確亞細胞定位的研究仍然較為局限。
圖1. 在微通道中流體剪切力增強腫瘤細胞的細菌受體聚集
近期，清華大學的林金明團隊開發了基于DNA探針的生物分子可視化系統，實現實時觀察在流體剪切力下，腫瘤細胞與細菌相互作用期間宿主細胞膜上增強的受體聚集現象（圖1）。為了在腫瘤細胞與細菌相互作用期間監測膜蛋白、細胞表面糖類和脂質雙層的行為和功能，使用了三種不同的標記策略分別用熒光探針標記這三種組分（圖2）。同時將微流控芯片用于癌細胞培養和處理，實現精確的流量控制和實時熒光觀察。研究發現，當MCF-7細胞暴露于大腸桿菌溶液產生的剪切應力時，宿主細胞膜蛋白會聚集并發出強烈的熒光（圖3），但是糖類和磷脂沒有聚集。結果表明膜蛋白，細胞表面糖類和磷脂雙層在識別過程中以不同方式起作用。該研究不僅揭示了新的細胞-細菌機械傳導機制，而且還提供了一種能夠原位和動態指示細胞對機械刺激的反應的通用方法。
圖2. 三種細胞膜組分的不同標記策略
圖3. 流體剪切力下大腸桿菌引起MCF-7細胞膜蛋白聚集