At studere i æggestokkene tumor progression i en fysiologisk relevant model, flercellede spheroids blev dyrket i en microdevice under simuleret væske flow. Denne dynamiske 3D-model emulerer intraperitoneal miljø med de cellulære og mekaniske komponenter, hvor kræft i æggestokkene metastaser forekommer.
Kræft i æggestokkene er karakteriseret ved omfattende peritoneal metastaser, med tumor kugler almindeligvis findes i de maligne ascites. Dette er forbundet med dårlige kliniske resultater og mangler i øjeblikket effektiv behandling. Både det tredimensionale (3D) miljø og de dynamiske mekaniske kræfter er meget vigtige faktorer i denne metastatiske kaskade. De traditionelle cellekulturer undlader at rekapitulere denne naturlige tumormikromiljøet. Således in vivo-lignende modeller, der kan efterligne den intraperitoneale miljø er af indlysende betydning. I denne undersøgelse blev en ny mikrofluid platform i bughinden sat op til at efterligne situationen for ovariecancer sfæroider i bughulen under metastase. Ovariecancer sfæroider fremkommet under en ikke-klæbende tilstand blev dyrket i mikrofluidkanaler overtrukket med peritoneale mesotelceller underkastet fysiologisk relevant forskydningsspænding. Sammenfattende denne dynamiske 3D ovariecancer-mesothelium microfluidic platform kan give ny viden om grundlæggende kræft biologi og fungere som en platform for potentiel screening og udvikling af lægemidler.
Kræft i æggestokkene er den mest dødelige gynækologiske kræft og er kendetegnet ved udbredt peritoneal formidling og dannelsen af maligne ascites 1. Denne omfattende peritoneal metastase er en stor klinisk udfordring og er forbundet med dårlige kliniske resultater. Modsætning til de fleste faste karcinomer, der metastaserer via blodet, ovariecancer formidler primært inden bughulen. Tumorceller eksistere som multicellulære aggregater / sfæroider under processen med metastase 2. Den omstændighed, at suspensionskultur kan berige ovariecancer spindel / tumor-initierende celler foreslår endvidere, at disse sfæroider kan være forbundet med både tumor aggressivitet og forbedret kemoresistens 3, 4. Der er forskelle i lægemiddelrespons mellem 2D- og 3D kulturer, hvilket formentlig har forskellige molekylære mekanismer 5.
_content "> Det væsentlige interaktion med mesothelium konstruerer den primære mikromiljø for ovariecancer tumorprogression. Disse mesotelceller ligge på en ekstracellulær matrix (ECM), hvor fibronectin er et allestedsnærværende bestanddel. En forbindelse mellem forøget ekspression af mesotelial celleafledt fibronectin og tumorprogression er blevet vist. fibronectin findes i stort omfang i malign ascites 6, 7. Æggestokkræftceller er også i stand til at inducere sekretion af fibronectin fra mesotelceller for at fremme tidlig ovariecancer metastase 8.Ny dokumentation viser, at mekaniske stimuli, herunder forskydningsspænding, kan modulere cellemorfologi, genekspression, og dermed de fænotyper af tumorceller 9, 10, 11. Som malign ascites udvikle og akkumulerer gennem tumor progression, er ovarietumorceller udsat for fluidstrøm og den resulterende forskydningsspænding. Et antal grupper, vores inkluderet, har vist virkningen af forskydningsspænding på ovariecancer progression, herunder cytoskeleton modifikationer, epithelial-til-mesenchymale overgange og cancer stemness 12, 13, 14, 15. Således er en fysiologisk relevant mikromiljø er vigtigt for undersøgelse af tumor peritoneal metastaser. De nuværende in vitro hydrodynamiske dyrkningssystemer har begrænsninger på at efterligne og styring af en konstant, lav, fysiologisk relevant forskydningsspænding 16, 17, 18, 19. Konventionel in vitro metoder fokuserer på enten celle- eller mekaniske miljø er stadig begrænset iefterligne kompleksiteten af intraperitoneal mikromiljø med ordentlig fysiologiske relevans.
Her, med henblik på at konstruere en ny model for peritoneum at overvinde begrænsningerne ved konventionelle strategier og fremme studiet af intraperitoneal rum i cancermetastase, blev et 3D mikrofluidanordning-baseret platform med styret fluidstrømning designet. I denne model, ovariecancer sfæroider blev co-dyrket med primære humane peritoneale mesoteliale celler i mikrofluide chips under kontinuerlig strømningsteknisk flow (figur 1A). Mesothelial celler blev udpladet på fibronectin. Ikke-adhærente ovariecancer sfæroider blev podet i mikrofluidkanaler med kontinuerligt flow medium perfunderet ved en sprøjtepumpe. Både 3D-miljø og de dynamiske mekaniske kræfter er meget vigtige faktorer i den metastatiske kaskade. Denne platform kan anvendes til undersøgelse af intraperitoneal mikromiljø i form af komplekse cellastet, og co-kultur interaktioner, samt med hensyn til dynamiske mekaniske signaler.
Dette assay giver en fleksibel og fysiologisk relevant model, der kan inkorporeres med forskellige biokemiske og cellebaserede assays, herunder, men ikke begrænset til, adhæsionsassays, mesothelial clearance assays og lægemiddelscreening. Det kan anvendes til evalueringen af virkningen af intraperitoneal mikromiljø på cancer progression. Men måske har brug for flere eksperimentelle betingelser, der skal optimeres, afhængigt af formålet med projektet (f.eks antallet af HPMC'er og kræft s…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af Hongkong Research Grant Rådet (tilskud 17.122.014, C1013-15G, 719813E, og 17.304.514). AST Wong er en modtager af Croucher Senior Research Fellowship.
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) |