ダイナミックな3D腹膜のマイクロデバイスに卵巣癌多細胞スフェロイドの挙動のモデル化
Summary
生理学的に関連するモデルにおける卵巣腫瘍の進行を研究するために、多細胞スフェロイドは、シミュレートされた流体の流れの下でのマイクロデバイスで培養しました。このダイナミックな3Dモデルは、卵巣癌転移が起こる細胞および機械部品を腹腔内環境をエミュレートします。
Abstract
卵巣がんは、一般的に悪性腹水で見つかった腫瘍球で、広範な腹膜転移することを特徴とします。これは、不良な臨床転帰と関連しており、現在有効な治療を欠いています。 3次元（3D）環境と動的機械的な力の両方が、この転移カスケードにおいて非常に重要な因子です。しかし、従来の細胞培養物は、この自然の腫瘍微小環境を再現することができません。このように、腹腔内環境をエミュレートすることができますin vivoでの様モデルは明白重要です。本研究では、腹膜の新たなマイクロ流体プラットフォームは、転移の間に腹腔内に卵巣癌のスフェロイドの状況を模倣するために設立されました。非付着条件下で生成された卵巣癌のスフェロイドは、生理学的に関連するせん断応力に供腹膜中皮細胞で被覆されたマイクロ流体チャネル中で培養しました。要約すると、このダイナミックな3D卵巣癌、中皮マイクrofluidicプラットフォームは、基本的な癌生物学に新たな知見を提供し、潜在的な薬物スクリーニングおよび開発のためのプラットフォームとして機能することができます。
Introduction
卵巣癌は最も致命的な婦人科癌でありかつ広範な腹膜播種および悪性腹水1の形成によって特徴づけられます。この大規模な腹膜転移は、主要な臨床課題であると貧しい臨床転帰と関連しています。血液を介して転移する最も固形癌とは異なり、卵巣がんは主に腹腔内に発信しています。腫瘍細胞は転移2のプロセス中に、多骨材/球状体として存在します。浮遊培養は、卵巣癌の幹細胞/腫瘍開始細胞を濃縮することができるという事実は、これらのスフェロイドは、腫瘍の攻撃性と増強化学療法抵抗3,4の両方に関連することができることを示唆しています。おそらく別の分子機構5を持っている2Dおよび3Dの文化、間の薬物応答の違いがあります。
_contentは ">中皮との本質的な相互作用は、卵巣腫瘍の進行のための主要な微小環境を構築する。これらの中皮細胞は、フィブロネクチンが遍在成分である細胞外マトリックス（ECM）、上に位置する。増加した中皮細胞由来のフィブロネクチンの発現との間のリンクを腫瘍の進行が示されている。フィブロネクチンは、悪性腹水6,7に豊富に存在する。卵巣癌細胞はまた、初期の卵巣がん転移8を促進するために中皮細胞からのフィブロネクチンの分泌を誘導することができます。証拠が出現すると、せん断応力などの機械的な刺激が、細胞形態、遺伝子発現を調節し、そして、従って、腫瘍細胞9、10、11の表現型ができることを示しています。悪性腹水として 開発とtの間に蓄積しますumor進行、卵巣腫瘍細胞は、 流体の流れと、得られたずり応力に曝露されます。グループの数は、我々が含まれ、細胞骨格修飾、上皮-間葉移行、および癌の幹細胞性12、13、14、15を含む、卵巣癌の進行のせん断応力の影響を示しています。このように、生理学的に関連する微小環境は、腫瘍腹膜転移の調査のために重要です。しかし、現在のインビトロ流体力学培養系は、一定の、低い、生理学的に関連するせん断応力16、17、18、19を模倣し、制御上の限界があります。従来のin vitroではまだで制限されているいずれかの細胞または機械的な環境に焦点を当て近づきます適切な生理学的関連性と腹腔内微小環境の複雑さを模倣します。
ここで、従来の戦略の限界を克服し、癌転移における腹腔内コンパートメントの研究を進めるために腹膜の新しいモデルを設計するために、制御された流体の流れと3Dマイクロ流体ベースのプラットフォームを設計しました。このモデルでは、卵巣癌のスフェロイドは、連続的な流体の流れ（ 図 1A）の下で、マイクロ流体チップにおける一次ヒト腹膜中皮細胞と共培養しました。中皮細胞は、フィブロネクチン上に播種しました。非接着性卵巣癌のスフェロイドは、シリンジポンプによって灌流連続流媒体とマイクロ流体チャネルに播種しました。 3D環境と動的機械的な力の両方が転移カスケードの非常に重要な要因です。このプラットフォームは、複雑なセルの点で腹腔内微小環境を調査するために使用することができますlularと共培養相互作用だけでなく、動的機械的手がかりに関して。
Protocol
Representative Results
Discussion
このアッセイは、接着アッセイ、中皮クリアランスアッセイ、および薬物スクリーニングを含むがこれらに限定され、ではなく、様々な生化学的および細胞ベースのアッセイを用いて配合することができる生理的に柔軟で、関連するモデルを提供しています。これは、癌の進行に腹腔内微小環境の影響の評価に適用することができます。しかし、いくつかの実験条件は、プロジェクトの目的?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、香港研究助成評議会（助成金17122014、C1013-15G、719813E、および17304514）によってサポートされていました。 ASTウォンはクラウチャー上級研究フェローシップの受領者です。
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) |
Referências
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