Modellierung Ovarian Cancer Vielzellige Sphäroid-Verhalten in einer dynamischen 3D-Peritoneal Microdevice
Summary
ovarian Tumorprogression in einem physiologisch relevanten Modell, mehrzelligen Sphäroiden wurden in einem Mikroeinrichtung unter simulierten Fluidstrom zu studieren. Diese dynamische 3D-Modell emuliert die intraperitoneale Umgebung mit den zellulären und mechanischen Komponenten, bei denen Ovarialkarzinom Metastasen auftreten.
Abstract
Eierstockkrebs ist durch umfangreiche Peritonealdialyse Metastasen, mit Tumor Kugeln häufig zu finden in den malignen Aszites gekennzeichnet. Dies ist mit einer schlechten klinischen Ergebnissen assoziiert und hat derzeit keine wirksame Behandlung. Sowohl die dreidimensionale (3D) Umgebung und die dynamischen mechanischen Kräfte sind sehr wichtige Faktoren in diesem metastatic cascade. Allerdings scheitern traditionelle Zellkulturen diese natürliche Tumor-Mikroumgebung zu rekapitulieren. So wird in vivo -ähnlichen Modelle, die die intraperitoneale Umgebung emulieren können , sind selbstverständlich wichtig. In dieser Studie wurde eine neue mikrofluidische Plattform des Peritoneum eingerichtet, um die Situation des Ovarialkarzinoms Sphäroiden in der Bauchhöhle während der Metastasierung zu imitieren. Ovarialkarzinom Sphäroide unter einem nicht haftenden Zustand erzeugt wurden kultiviert in mikrofluidischen Kanälen mit peritonealen Mesothelzellen zu physiologisch relevanten Scherbeanspruchung unterworfen beschichtet. Zusammenfassend diese dynamischen 3D-Ovarialkarzinom-Mesothelium microfluidic Plattform können neue Erkenntnisse über die Biologie Grund Krebs liefern und dienen als Plattform für potenzielle Arzneimittel-Screening und Entwicklung.
Introduction
Eierstockkrebs ist die tödlichste und gynäkologische Krebs ist durch weit verbreitete Peritonealdialyse Verbreitung und die Bildung von malignem Aszites 1 gekennzeichnet. Diese umfangreiche Peritonealdialyse Metastasierung stellt eine große klinische Herausforderung und ist mit einer schlechten klinischen Ergebnissen in Verbindung gebracht. Anders als die meisten soliden Karzinomen, die über das Blut metastasieren, verbreitet Ovarialkarzinom in erster Linie innerhalb der Bauchhöhle. Tumorzellen existieren als mehrzellige Aggregate / Sphäroide während des Prozesses der Metastasierung 2. Die Tatsache , dass Suspensionskultur Ovarialkarzinom Stamm / Tumor-initiierenden Zellen bereichern schlägt ferner vor, dass diese Sphäroiden können sowohl mit Tumoraggressivität und verbesserte Chemoresistenz 3, 4 zugeordnet werden. Es gibt Unterschiede in der Arzneimittelreaktion zwischen 2D- und 3D – Kulturen, die vermutlich unterschiedliche molekulare Mechanismen 5 haben.
_content "> Die wesentliche Wechselwirkung mit dem Mesothel konstruiert die primäre Mikroumgebung für Eierstocktumorprogression. Diese Mesothelzellen auf einer extrazellulären Matrix liegen (ECM), wobei Fibronektin ein allgegenwärtiges Bestandteil ist. Eine Verbindung zwischen der erhöhten Expression von Mesothelzellen abgeleitetes Fibronektin und Tumorprogression gezeigt wurde. Fibronektin in malignem Aszites reichlich vorhanden ist 6, 7. Eierstockkrebszellen sind auch in der Lage , die Sekretion von Fibronektin aus Mesothelzellen zu induzieren , um frühen Ovarialkarzinom Metastasen 8 zu fördern.Beweise Schwellen zeigt , dass mechanische Reize, einschließlich Scherspannung, kann die Zellmorphologie, Genexpression und somit die Phänotypen von Tumorzellen 9, 10, 11 zu modulieren. Als malignem Aszites entwickeln und sammeln sich während tumor Progression werden Ovarialtumor Zellen für den Fluidstrom ausgesetzt und die resultierende Schubspannung. Eine Reihe von Gruppen, unseres enthalten, haben die Auswirkungen der Scherspannung auf Eierstockkrebsprogression gezeigt, einschließlich Modifikationen Zytoskeletts, epithelial-mesenchymalen to-Übergänge und Krebs stemness 12, 13, 14, 15. Somit ist eine physiologisch relevante Mikroumgebung wichtig für die Untersuchung von Tumor peritonealen Metastasierung. Jedoch Strom in vitro – Kultursysteme haben hydrodynamischen Beschränkungen nachahmt und Steuern eines konstanten, niedrigen, physiologisch relevanten Scherspannung 16, 17, 18, 19. Herkömmliche in vitro – Ansätze entweder auf der zellulären oder mechanischen Umgebung konzentriert sind noch begrenzt indie Komplexität der intraperitoneale Mikro mit der richtigen physiologischen Relevanz nachahmt.
Hier wird, um ein neues Modell des Peritoneums zu konstruieren, die Grenzen der konventionellen Strategien zu überwinden und das Studium der intraperitonealen Kompartiment in Krebsmetastasen, eine 3D-Mikrofluidik-basierten Plattform mit gesteuerten Fluidfluß vorzurücken wurde entwickelt. In diesem Modell Ovarialkarzinom Sphäroiden wurden co-kultiviert mit primären humanen Peritonealdialyse Mesothelzellen in mikrofluidischen Chips unter kontinuierlicher Fluidstrom (1A). Die Mesothelzellen wurden auf Fibronectin ausplattiert. Nicht anhaftende Ovarialkarzinom Sphäroiden wurden durch eine Spritzenpumpe perfundiert mit kontinuierlicher Strömungsmedium in mikrofluidischen Kanälen ausgesät. Sowohl der 3D-Umgebung und die dynamischen mechanischen Kräfte sind sehr wichtige Faktoren der metastatic cascade. Diese Plattform kann zur Untersuchung der intraperitoneale Mikroumgebung in Bezug auf komplexe cel verwendet werdenzelluläre und Cokultur Wechselwirkungen sowie im Hinblick auf die dynamischen mechanischen cues.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieser Assay bietet eine flexible und physiologisch relevanten Modell, das mit verschiedenen biochemischen und zellbasierte Assays eingebaut werden können, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Adhäsionsassays, Mesothelzellen Clearance-Assays und Wirkstoff-Screening. Es kann zur Auswertung der Wirkung der intraperitonealen Mikroumgebung auf Krebsprogression angewendet werden. Jedoch mehrere Versuchsbedingungen müssen möglicherweise optimiert werden, abhängig von den Zielen des Projekts (beispielsweise</e…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von Hong Kong Research Grant Council (Zuschüsse 17.122.014, C1013-15G, 719813E und 17.304.514) unterstützt. AST Wong ist ein Empfänger der Croucher Senior Research Fellowship.
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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