ميكروفلويديك الأجهزة لإعادة تأسيس المكروية ورم<em> في المختبر</em
Summary
نقدم الإجراء لتصنيع وتشغيل جهاز ميكروفلويديك الذي يجسد microenvironments ورم غير متجانسة<em> في المختبر</em>. وكميا التباين في موت الخلايا المبرمج داخل أنسجة الورم باستخدام البقع الفلورية ومعامل الانتشار الفعال لدوكسوروبيسين العلاج الكيميائي المخدرات في أنسجة الورم وتقييمها.
Abstract
قمنا بتطوير الجهاز ميكروفلويديك الذي يحاكي التسليم وإزالة النظامية من الأدوية إلى الأنسجة ثلاثي الأبعاد غير متجانسة السرطانية في المختبر. العناصر الغذائية التي تقدمها الأوعية الدموية تفشل في الوصول إلى جميع أجزاء من الأورام، مما أدى إلى microenvironments غير متجانسة تتكون من أنواع الخلايا قابلة للحياة، هادئة ونخرية. عقاقير مضادة للسرطان كثيرة لا تخترق بشكل فعال وعلاج جميع أنواع الخلايا وبسبب هذا التباين. Monolayers الخلايا السرطانية لا تقليد هذا التباين، مما يجعل من الصعب لاختبار عقاقير مضادة للسرطان مع نموذج مناسب في المختبر. ملفقة أجهزتنا ميكروفلويديك من PDMS باستخدام الطباعة الحجرية الناعمة. أدرجت الأجسام الشبه الكروية الورم متعددة الخلايا، والتي شكلتها طريقة قطرة شنقا، ومقيدة إلى غرف مستطيلة على الجهاز والحفاظ على التروية المتوسطة مع المستمر على جانب واحد. إنشاء شكل مستطيل الغرف على الجهاز التدرجات الخطية داخل الأنسجة. واستخدمت البقع الفلورية لتحديد التقلب ه في موت الخلايا المبرمج داخل الأنسجة. تم علاج الأورام على الجهاز مع الفلورسنت تم استخدام العلاج الكيميائي المخدرات دوكسوروبيسين، الوقت الفاصل بين المجهري لرصد انتشارها في الأنسجة، وقدر معامل الانتشار الفعال. يسمح أسلوب قطرة شنقا سرعة تشكيل الأجسام الشبه الكروية موحدة من عدة خطوط الخلايا السرطانية. تمكين الجهاز نمو الأجسام الشبه الكروية لمدة تصل إلى 3 أيام. وكانت الخلايا التي تتدفق على مقربة من الحد الأدنى والمتوسط أفكارك بعيدا عن تلك القناة كانت أكثر أفكارك، وبالتالي محاكاة بدقة المناطق المتاخمة للأورام في الأوعية الدموية. وافق القيمة المقدرة للدوكسوروبيسين معامل انتشار بقيمة عنها سابقا في سرطان الثدي البشرية. لأن الاختراق والاحتفاظ المخدرات في الأورام الصلبة يؤثر فعاليتها، ونحن نعتقد أن هذا الجهاز هو أداة هامة في فهم سلوك المخدرات، وتطوير علاجات جديدة للسرطان.
Protocol
Discussion
الأوعية الدموية في الأورام متناثر وضعت سوء 7،8. هناك مناطق تقع على مسافة بعيدة (> 100 ميكرون) من الأوعية الدموية التي لا يمكن الوصول إليها لتوفير المواد الغذائية والأدوية على الرغم من ال 9 الأوعية الدموية. والمكروية غير متجانسة مما أدى يسهم في فعالية محدودة …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل المعهد الوطني للصحة منح # 1R01CA120825-01A1، والأبحاث التعاونية الطبية الحيوية (CBR) برنامج في جامعة ماساتشوستس في امهرست، والمنح الدراسية لIsenberg بوشان J. Toley. نحن نعترف بامتنان المساهمة القيمة من شافر جيمس، مصور فيديو، الراوي، ورئيس تحرير هذا الفيديو.
Materials
| Name of reagent | Company | Catalog number | Comments |
|---|---|---|---|
| Silicone elastomer kit | Ellsworth Adhesives | 184 Sil Elast Kit | |
| Miltex biopsy punch | MedexSupply | MTX-33-31AA | 1.5 mm |
| PTFE tubing | Cole Parmer | EW-06417-31 | 0.032″ ID |
| Male luer lock connector | Qosina | 65111 | |
| Barbed female luer lock connector | Qosina | 11556 | |
| Shut-off valve | Idex Health and Science | P-721 | |
| Y-connector | Idex Health and Science | P-513 | |
| 20G 1.5″ needles | BD Bioscience | 305176 | |
| Trypsin-EDTA | Invitrogen | 25300-054 | |
| HEPES | Sigma | H-4034 | |
| CaspGLOW Fluorescein | Biovision | K183-25 | |
| CaspGLOW Red | Biovision | K193-25 | |
| Doxorubicin Hydrochloride | Sigma | 44583 | |
| LS174T | ATCC | CCL-188 | Human Colon Carcinoma cell line |
| T47D | ATCC | HTB-133 | Human Ductal Carcinoma cell line |
| MDA-MB-231 | ATCC | HTB-26 | Human Mammary Adenocarcinoma cell line |
References
- Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J., Whitesides, G. M. Rapid Prototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane). Anal. Chem. 70, 4974-4984 (1998).
- Kelm, J. M., Timmins, N. E., Brown, C. J., Fussenegger, M., Nielsen, L. K. Method for generation of homogeneous multicellular tumor spheroids applicable to a wide variety of cell types. Biotechnol. Bioeng. 83, 173-180 (2003).
- Timmins, N. E., Nielsen, L. K. Generation of multicellular tumor spheroids by the hanging-drop method. Methods. Mol. Med. 140, 141-151 (2007).
- Kasinskas, R. W., Forbes, N. S. Salmonella typhimurium specifically chemotax and proliferate in heterogeneous tumor tissue in vitro. Biotechnol. Bioeng. 94, 710-721 (2006).
- Walsh, C. L. A multipurpose microfluidic device designed to mimic microenvironment gradients and develop targeted cancer therapeutics. Lab. Chip. 9, 545-554 (2009).
- Lankelma, J., Fernandez Luque, R., Dekker, H., Schinkel, W., Pinedo, H. M. A mathematical model of drug transport in human breast cancer. Microvasc. Res. 59, 149-161 (2000).
- Less, J. R., Skalak, T. C., Sevick, E. M., Jain, R. K. Microvascular architecture in a mammary carcinoma: branching patterns and vessel dimensions. Cancer. Res. 51, 265-273 (1991).
- Brown, J. M., Giaccia, A. J. The unique physiology of solid tumors: opportunities (and problems) for cancer therapy. Cancer. Res. 58, 1408-1416 (1998).
- Thomlinson, R. H., Gray, L. H. The histological structure of some human lung cancers and the possible implications for radiotherapy. Br. J. Cancer. 9, 539-549 (1955).
- Minchinton, A. I., Tannock, I. F. Drug penetration in solid tumours. Nat. Rev. Cancer. 6, 583-592 (2006).
