Objetivo: construir um chip microfluídico de co-cultura de carcinoma de células escamosas orais e células endoteliais vasculares para validar a interação entre os dois tipos celulares e usar o chip para testar a eficácia de medicamentos quimioterápicos e antiangiogênicos. Método: projetou-se um chip PDMS de camada dupla separado por uma membrana porosa de poliparaxileno; câmaras superior e inferior foram cultivadas respectivamente com células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC) e células de carcinoma de células escamosas da língua humana (WSU-HN6). Foi realizada análise hidrodinâmica para calcular a pressão relativa, velocidade do fluxo e força de cisalhamento dentro do chip. Foram estabelecidas condições de cultura individual e co-cultura para HUVEC na camada superior e HN6 na camada inferior. As células HUVEC foram divididas em grupo de cultura individual (controle) e grupo de co-cultura com adição de células HN6 na camada inferior (grupo de co-cultura). As células HN6 também foram divididas em grupo de cultura individual (controle) e grupo de co-cultura com adição de células HUVEC na camada superior (grupo de co-cultura). O qRT-PCR foi utilizado para detectar os níveis de expressão de mRNA do fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), molécula de adesão intercelular 1 (ICAM-1) e interleucina 8 (IL-8) em HUVEC; a imunofluorescência detectou a expressão de VE-caderina, a resistência transcelular avaliou a função barreira das HUVEC e o experimento de formação vascular avaliou a capacidade de tubulação das HUVEC. O kit CCK-8 foi utilizado para detectar a vitalidade das células HN6; o qRT-PCR detectou os níveis de expressão de mRNA de VEGF, fator de crescimento de fibroblastos básico (bFGF), N-caderina, E-caderina e vimentina em HN6; a imunofluorescência detectou a expressão de marcadores relacionados à transição epitélio-mesenquimal (EMT), o experimento de arranhão avaliou a capacidade migratória das células HN6 e a coloração TUNEL detectou a apoptose. Resultados: com a velocidade de fluxo do meio definida em 100 μm/s na entrada do chip, as condições fisiológicas de fluxo puderam ser simuladas. No grupo de co-cultura, os níveis de mRNA de VEGF e ICAM-1 em HUVEC aumentaram significativamente (P<0,01); o número de pontos de conexão (P<0,05) e o comprimento total dos tubos (P<0,01) aumentaram significativamente no experimento de formação vascular; a resistência transcelular diminuiu; e a morfologia da VE-caderina estava incompleta. Os resultados do qRT-PCR mostraram que, em comparação com as células HN6 em cultura individual, a vitalidade das células HN6 no grupo de co-cultura não mudou significativamente; entretanto, os níveis de mRNA de VEGF e N-caderina aumentaram significativamente (P<0,05) e os níveis de mRNA de E-caderina diminuíram significativamente (P<0,05). A imunofluorescência mostrou que as alterações na expressão proteica dos marcadores relacionados à EMT foram consistentes com os resultados do qRT-PCR: a expressão das proteínas Vimentina (P<0,001) e N-caderina (P<0,01) aumentou significativamente, enquanto a expressão de E-caderina diminuiu significativamente (P<0,05). A taxa de cicatrização por arranhão das células HN6 após 24 horas no grupo de co-cultura foi significativamente maior do que no grupo de cultura individual (P<0,01), e a adição de bevacizumabe inibiu a migração celular (P<0,0001), com efeito inibitório fortalecido à medida que a concentração aumentava. Bevacizumabe não teve efeito citotóxico nas células HN6 nem alterou sua sensibilidade a medicamentos quimioterápicos. Conclusão: o chip microfluídico de camada dupla projetado neste estudo pode simular a interação entre HN6 e HUVEC e pode ser usado para triagem de medicamentos.

carcinoma de células escamosas orais; chip microfluídico; células endoteliais vasculares; co-cultura