Mikrofluidik-Vorrichtung für die Neuerstellung eines Tumor-Mikroumgebung<em> In Vitro</em
Summary
Wir präsentieren, das Verfahren für die Herstellung und den Betrieb einer mikrofluidischen Vorrichtung, die heterogene Tumor Mikroumgebungen nachbildet<em> In vitro</em>. Die Variabilität in der Apoptose in Tumorgewebe wurde quantifiziert mit Fluoreszenzfarbstoffen und die effektive Diffusionskoeffizient des Chemotherapeutikum Doxorubicin in Tumorgewebe wurde ausgewertet.
Abstract
Wir haben eine Mikrofluidik-Vorrichtung, die die Lieferung und die systemische Clearance von Medikamenten zur heterogenen dreidimensionalen Tumorgewebe in vitro imitiert entwickelt. Nährstoffen durch Vaskulatur geliefert fehlschlagen, alle Teile von Tumoren zu erreichen, was zu heterogenen Mikroumgebungen bestehend aus lebensfähigen, Ruhestrom und nekrotischen Zelltypen. Viele Krebsmedikamente nicht effektiv durchdringen und behandeln alle Arten von Zellen, weil dieser Heterogenität. Monoschichten von Krebszellen nicht nachzuahmen diese Heterogenität, was es schwierig macht Krebsmedikamente mit einem geeigneten in vitro-Modell zu testen. Unsere mikrofluidischen Bauteilen wurden aus PDMS hergestellt mit weichen Lithographie. Vielzelligen Tumorsphäroide, durch den hängenden Tropfen-Verfahren gebildet wurden eingesetzt und in rechteckige Kammern auf der Vorrichtung eingespannt und gehalten mit Endlosmediums Perfusion auf einer Seite. Die rechteckige Form der Kammern auf dem Gerät erstellt lineare Gradienten im Gewebe. Fluoreszenzfarbstoffe wurden verwendet, um th zu quantifizierene Variabilität Apoptose innerhalb Gewebe. Tumore auf der Vorrichtung wurden mit dem fluoreszierenden Chemotherapeutikum Doxorubicin, Zeitraffer-Mikroskopie wurde verwendet, um ihre Diffusion in Gewebe zu überwachen, und der effektive Diffusionskoeffizient wurde geschätzt behandelt. Die hängenden Tropfen Methode erlaubt schnelle Bildung einer einheitlichen Sphäroide aus mehreren Krebszelllinien. Das Gerät aktiviert Wachstum von Sphäroiden für bis zu 3 Tage. Cells in der Nähe des strömenden Mediums waren minimal apoptotischen und die weit aus dem Kanal waren apoptotische und damit exakt imitiert Regionen in Tumoren neben Blutgefäße. Der geschätzte Wert des Doxorubicin Diffusionskoeffizient vereinbarten mit einem zuvor gemeldeten Wert in menschlichen Brustkrebszellen. Da die Penetration und Retention von Drogen in soliden Tumoren wirkt sich auf ihre Wirksamkeit, glauben wir, dass dieses Gerät ein wichtiges Instrument zum Verständnis des Verhaltens von Drogen, und die Entwicklung neuer Krebstherapeutika ist.
Protocol
Discussion
Das Gefäßsystem in Tumoren ist spärlich und schlecht entwickelten 7,8. Es gibt Regionen weit (> 100 um) aus den Blutgefäßen, die unzugänglich Nährstoffe und Medikamente obwohl das Gefäßsystem 9 zugeführt werden entfernt. Die resultierende heterogene Mikroumgebung trägt zur begrenzten Wirksamkeit vieler Chemotherapeutika 10. Die Mikrofluidvorrichtung hier entwickelten erschafft ein heterogenes Tumormikroumgebung durch proliferierende, ruhende und apoptotischen oder nekrotisc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch die National Institutes of Health Grant # 1R01CA120825-01A1, die Collaborative Biomedical Research (CBR) Program an der University of Massachusetts Amherst und der Isenberg Stipendium für Bhushan J. Toley unterstützt. Wir danken den wertvollen Beitrag von James Schafer, der Videofilmer, Erzähler und Herausgeber dieses Videos.
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
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