מכשיר microfluidic ליצירה מחדש של גידול microenvironment<em> במבחנה</em
Summary
אנו מציגים את הליך הייצור ותפעול של מכשיר microfluidic המשחזר microenvironments סרטני הטרוגניות<em> במבחנה</em>. ההשתנות באפופטוזיס בתוך רקמת גידול כומתה באמצעות כתמי ניאון ומקדם דיפוזיה יעילה של דוקסורוביצין התרופה כימותרפית לתוך רקמת גידול הוערך.
Abstract
פתחנו מכשיר microfluidic המחקה את המשלוח והאישור מערכתי של סמים לרקמות סרטניות בשלושת ממדים הטרוגניים במבחנה. חומרים מזינים מועברים על ידי מערכת כלי דם אינם מצליחין להגיע לכל החלקים של גידולים, והוליד microenvironments הטרוגנית מורכבים מסוגי תאי קיימא, רדומים ונימקים. תרופות לסרטן ביעילות רבות נכשלות לחדור ולטפל בכל סוגי תאים, בגלל ההטרוגניות הזאת. Monolayers של תאים סרטניים אינו מחקה את ההטרוגניות הזאת, שהופך אותו קשה לבדוק עם תרופות נגד הסרטן מתאים במודל מבחנה. התקני microfluidic היו מפוברקים מתוך PDMS באמצעות ליתוגרפיה הרכה. שספרואידים תאיים סרטניים, שהוקמו על ידי שיטת הטיפה התלויה, הוכנסו ומוגבלים לתאים מלבניים על המכשיר ומתוחזק עם זלוף הרציף הבינוני בצד אחד. הצורה המלבנית של תאים במכשיר נוצרה הדרגתית ליניארי בתוך רקמה. כתמי פלורסנט שמשו לכמת ההשתנות דואר באפופטוזיס בתוך רקמה. גידולים על המכשיר טופלו בתרופה כימותרפית דוקסורוביצין מיקרוסקופיה הניאון, זמן לשגות שמשה כדי לפקח דיפוזיה שלה לתוך רקמות, ומקדמת דיפוזיה יעילה הוערכה. שיטת הטיפה התלויה אפשרה היווצרות מהירה של שספרואידים אחידים ממספר סוגים של תאים סרטניים. המכשיר אפשר צמיחה של שספרואידים לעד 3 ימים. התאים בקרבה זורם בינוני היו מינימאלי אפופטוטיים ואלה רחוקים מהערוץ היו יותר אפופטוטיים, ובכך מחקו במדויק אזורים בגידולים סמוכים לכלי דם. הערך המשוער של מקדם הדיפוזיה דוקסורוביצין הסכים עם ערך שדווח בעבר בסרטן השד אנושי. בגלל החדירה והשמירה של תרופות בגידולים מוצקים משפיעות על היעילות שלהם, אנו מאמינים כי מכשיר זה הוא כלי חשוב בהבנת התנהגות של תרופות, ופיתוח תרופות לסרטן חדשות.
Protocol
Discussion
מערכת כלי הדם בגידולים היא דלילה וחולה פתחה 7,8. יש אזורים הממוקמים רחוק (> 100 מיקרומטר) מכלי הדם שאינם נגישים לחומרים מזינים ותרופות שסופקו למרות 9 vasculature. Microenvironment הטרוגנית כתוצאה תורם ליעילות המוגבלת של chemotherapeutics רב 10. מכשיר microfluidic פותח כאן משחזר גי…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי המכון הלאומי לבריאות מענק # 1R01CA120825-01A1, מחקר המשותף ביו (CBR) התכנית באוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט, ומלגות אייזנברג לBhushan ג'Toley. אנו מכירים תודה על התרומה החשובה של ג'יימס שפר, צלם וידאו, מספר, והעורך של הווידאו הזה.
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).
