Modelagem do comportamento do cancro do ovário multicelular Spheroid em um microdispositivos 3D Peritoneal Dinâmico

Summary

Para estudar a progressão do tumor do ovário num modelo fisiologicamente relevante, esferóides multicelulares foram cultivadas num microdispositivo sob fluxo de fluido simulado. Este modelo 3D dinâmica emula o ambiente intraperitoneal com os componentes celulares e mecânicas onde ocorre a metástase do cancro do ovário.

Abstract

O câncer de ovário é caracterizada por extensa metástase peritoneal, com esferas de tumor comumente encontrados nas ascite maligna. Isto é associado com resultados clínicos pobres e carece actualmente de um tratamento eficaz. Tanto o ambiente tridimensional (3D) e as forças mecânicas dinâmicas são factores muito importantes nesta cascata metastática. No entanto, culturas de células tradicionais não conseguem recapitular esse microambiente do tumor natural. Assim, os modelos in vivo -como que pode emular o ambiente intraperitoneal são de importância óbvia. Neste estudo, uma nova plataforma de microfluidos do peritoneu foi criado para simular a situação de esferóides de cancro do ovário na cavidade peritoneal durante a metástase. esferóides de cancro do ovário gerados sob uma condição não-aderentes foram cultivadas em canais microfluidicos revestidas com células mesoteliais peritoneais submetidas a uma tensão de cisalhamento fisiologicamente relevante. Em resumo, este mic câncer de ovário mesotélio 3D dinâmicaplataforma rofluidic pode proporcionar novos conhecimentos sobre a biologia básica do câncer e servir como uma plataforma para o potencial de despistagem de drogas e desenvolvimento.

Introduction

O câncer de ovário é o câncer ginecológico mais letal e é caracterizada pela disseminação peritoneal generalizada e a formação de ascite maligna ^1. Esta extensa metástase peritoneal representa um grande desafio clínico e está associado com resultados clínicos pobres. Ao contrário da maioria carcinomas sólidos que metastatizam através do sangue, cancro do ovário divulga primariamente dentro da cavidade peritoneal. As células tumorais existir como agregados multicelulares / esferóides durante o processo de metástase ^2. O facto de a cultura em suspensão pode enriquecer cancro de células estaminais /-iniciação do tumor dos ovários sugere ainda que estes esferóides podem estar associados tanto com a agressividade do tumor e reforçada quimiorresistência ^{3, 4.} Existem diferenças na resposta à droga entre 2D e 3D culturas, o que presumivelmente têm mecanismos moleculares diferentes ^5.

_content "> A interacção essencial com o mesotélio constrói o microambiente primária para a progressão do tumor do ovário. Estas células mesoteliais encontram-se em uma matriz extracelular (ECM), onde a fibronectina é um constituinte ubíqua. A ligação entre a expressão aumentada de fibronectina derivada de células de mesotélio e a progressão do tumor foi demonstrada. a fibronectina é abundantemente presentes em ascite maligna ^{6, 7.} células de cancro do ovário são também capazes de induzir a secreção de fibronectina a partir de células mesoteliais, a fim de promover o início de metástases do cancro do ovário ^8.

Emergentes evidência mostra que estímulos mecânicos, incluindo tensão de cisalhamento, pode modular a morfologia celular, a expressão do gene, e, por isso, os fenótipos de células tumorais ^{9, 10, 11.} Como ascite maligna desenvolver e acumulam-se durante tumor progressão, as células do tumor dos ovários são expostos ao fluxo de fluido e a tensão de corte resultante. Uma série de grupos, o nosso incluídos, têm demonstrado o impacto da tensão de cisalhamento na progressão do câncer de ovário, incluindo modificações do citoesqueleto, transições epitelial-a-mesenquimal e stemness câncer de ^{12, 13, 14, 15.} Assim, um microambiente fisiologicamente relevante é importante para a investigação de metástase de tumor peritoneal. No entanto, correntes in vitro sistemas de cultura hidrodinâmicos têm limitações no que imita e controlar uma constante, baixa, o stress fisiologicamente relevante de corte ^{16, 17, 18, 19.} In vitro convencional aproxima-se de focagem em ambos o ambiente celular ou mecânica ainda são limitadas emimitando a complexidade do microambiente intraperitoneal com relevância fisiológica adequada.

Aqui, a fim de engendrar um novo modelo do peritoneu para ultrapassar as limitações das estratégias convencionais e para avançar no estudo do compartimento intraperitoneal na metástase do cancro, uma plataforma de microfluidos à base de 3D com o fluxo de fluido controlado foi concebido. Neste modelo, os esferóides de cancro do ovário foram co-cultivadas com células peritoneais humanas primárias mesoteliais em chips de microfluidos sob fluxo contínuo de fluidos (Figura 1A). As células mesoteliais foram plaqueadas em fibronectina. Não aderentes esferóides de cancro do ovário foram semeadas em canais de microfluidos com meio de fluxo contínuo perfundidos por uma bomba de seringa. Tanto o ambiente 3D e as forças mecânicas dinâmicas são factores muito importantes da cascata metastática. Esta plataforma pode ser usado para investigar o microambiente intraperitoneal em termos de cel complexolular ea co-cultura interacções, bem como no que diz respeito a estímulos mecânicos dinâmicos.

Protocol

1. Projeto de dispositivos microfluídicos e Fabricação Design Master microfluídico Concepção e desenhar o padrão de canal microfluídico com qualquer software de desenho assistido por computador (CAD). NOTA: Normalmente, o desenho CAD pode ser enviado para uma empresa fotomáscara para produzir a foto-mascara. O design de microfluidos consiste em três canais paralelos idênticos, cada um com as seguintes dimensões: 4 mm x 25 mm x 250 m (largura x comprimento x altura) e ajustou 2 mm e…

Representative Results

Usando este protocolo, uma plataforma microfluídica foi criada para modelar esferóides cancro do ovário com células mesoteliais em condições hidrodinâmicas. células mesoteliais peritoneais humanas primárias foram cultivadas na microdispositivo durante 16 horas e observadas sob um microscópio de campo brilhante. Como mostrado na Figura 2A, a parte inferior de canal com sucesso foi coberto com uma monocamada de HPMC. É importante notar que a formação de bolhas…

Discussion

Este ensaio oferece um modelo flexível e fisiologicamente relevante que podem ser incorporados com vários ensaios bioquímicos e à base de células, incluindo, mas não se limitando a, ensaios de adesão, testes de eliminação mesoteliais, e o rastreio de drogas. Ele pode ser aplicado para a avaliação do efeito do microambiente intraperitoneal na progressão do cancro. No entanto, várias condições experimentais pode necessitar de ser optimizado, dependendo dos objectivos do projecto (por exemplo, o nú…

Materials

Silicon wafer	University wafer	#1196	100mm
SU-8 2075 photoresist	Microchem
SU-8 developer	Microchem	108-65-6
Trichloro (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl) silane	Sigma	448931
Sylgard 184	Dow Corning	1673921	Polydimethylsiloxane (PDMS) + curing agent kit
Biopsy punch	Miltex	33-31AA	1 mm diameter
Plasma cleaner	Harrick Plasma	PDC-002
Polyethylene tubing	SCI	BB31695-PE/5	0.86mm (inner diameter)
Syringe	Terumo
Syringe pump	Longer precision pump	LSP01-2A
Medium 199	Invitrogen	31100-035	Add 2.2g/L sodium bicarbonate
MCDB 105 Medium	Sigma	M6395
Fetal bovine serum (FBS)	Hyclone	SH30068.02
Penicillin/streptomycin	Invitrogen	15070-063
Trypsin EDTA solution	Gibco	25300-054	0.05% Trypsin -0.01% EDTA, phenol red
Fibronectin human	BD	354008
Agarose	Invitrogen	15510-027
5-chloromethylfluorescein diacetate	Life technologies	C7025	Green CMFDA
CO2 incubator	SANYO	MCO-18AIC
Centrifuge	Hitachi	CT15RE
Fluorescent microscope	Nikon		Model: 80i or ECLIPSE Ti; software: SPOT
SKOV-3			Gift from Dr. N Auersperg (University of British Columbia)