मॉडलिंग एक गतिशील 3 डी पेरिटोनियल microdevice में डिम्बग्रंथि के कैंसर बहुकोशिकीय उपगोल व्यवहार
Summary
एक physiologically प्रासंगिक मॉडल में डिम्बग्रंथि ट्यूमर प्रगति का अध्ययन करने के लिए, बहुकोशिकीय spheroids नकली द्रव का प्रवाह के तहत एक microdevice में सुसंस्कृत थे। इस गतिशील 3 डी मॉडल सेलुलर और यांत्रिक घटकों जहां डिम्बग्रंथि के कैंसर मेटास्टेसिस होता है के साथ intraperitoneal पर्यावरण emulates।
Abstract
डिम्बग्रंथि के कैंसर ट्यूमर क्षेत्रों में आमतौर पर घातक जलोदर में पाया के साथ व्यापक पेरिटोनियल मेटास्टेसिस के द्वारा होती है। इस गरीब नैदानिक परिणामों के साथ जुड़ा हुआ है और वर्तमान में प्रभावी उपचार का अभाव है। दोनों तीन आयामी (3 डी) पर्यावरण और गतिशील यांत्रिक बलों इस मेटास्टेटिक झरना में बहुत ही महत्वपूर्ण कारक हैं। हालांकि, पारंपरिक सेल संस्कृतियों इस प्राकृतिक ट्यूमर microenvironment पुनरावृत्ति करने में विफल है। इस प्रकार, इन विवो तरह के मॉडल है कि intraperitoneal पर्यावरण अनुकरण कर सकते हैं स्पष्ट महत्व के हैं। इस अध्ययन में, पेरिटोनियम की एक नई microfluidic मंच मेटास्टेसिस के दौरान पेरिटोनियल गुहा में डिम्बग्रंथि के कैंसर spheroids की स्थिति नकल करने के लिए स्थापित किया गया था। डिम्बग्रंथि के कैंसर के लिए एक गैर पक्षपाती शर्त के तहत उत्पन्न spheroids पेरिटोनियल mesothelial physiologically प्रासंगिक कतरनी तनाव के अधीन कोशिकाओं के साथ लेपित microfluidic चैनलों में सुसंस्कृत थे। सारांश में, इस गतिशील 3 डी डिम्बग्रंथि कैंसर mesothelium microfluidic मंच बुनियादी कैंसर जीव विज्ञान पर नए ज्ञान प्रदान करते हैं और संभावित दवा स्क्रीनिंग और विकास के लिए एक मंच के रूप में सेवा कर सकते हैं।
Introduction
डिम्बग्रंथि के कैंसर सबसे घातक स्त्री रोग कैंसर है और बड़े पैमाने पर पेरिटोनियल प्रसार और घातक जलोदर 1 के गठन की विशेषता है। इस व्यापक पेरिटोनियल मेटास्टेसिस एक प्रमुख नैदानिक चुनौती का प्रतिनिधित्व करता है और गरीब नैदानिक परिणामों के साथ जुड़ा हुआ है। सबसे ठोस कार्सिनोमा है कि रक्त के माध्यम से metastasize के विपरीत, या गर्भाशय के कैंसर मुख्य रूप से पेरिटोनियल गुहा के भीतर प्रसार करता है। ट्यूमर कोशिकाओं मेटास्टेसिस 2 की प्रक्रिया के दौरान के रूप में बहुकोशिकीय समुच्चय / spheroids मौजूद हैं। तथ्य यह है कि निलंबन संस्कृति या गर्भाशय के कैंसर स्टेम / ट्यूमर की शुरुआत कोशिकाओं को समृद्ध कर सकते आगे चलता है कि इन दोनों spheroids ट्यूमर आक्रामकता के साथ जुड़ा हो सकता है और बढ़ाया chemoresistance 3, 4। वहाँ 2 डी और 3 डी संस्कृतियों, जो संभवतः अलग आणविक तंत्र 5 के बीच दवा जवाब में मतभेद हैं।
_content "> mesothelium के साथ आवश्यक बातचीत डिम्बग्रंथि ट्यूमर प्रगति के लिए प्राथमिक microenvironment निर्माण करती है। ये mesothelial कोशिकाओं एक बाह्य मैट्रिक्स (ईसीएम), जहां फ़ाइब्रोनेक्टिन एक सर्वव्यापी घटक है पर झूठ बोलते हैं। mesothelial सेल व्युत्पन्न फ़ाइब्रोनेक्टिन की वृद्धि की अभिव्यक्ति के बीच एक कड़ी ट्यूमर प्रगति दिखाया गया है। fibronectin घातक जलोदर 6, 7 में बहुतायत से मौजूद है। डिम्बग्रंथि के कैंसर कोशिकाओं को भी आदेश जल्दी डिम्बग्रंथि के कैंसर मेटास्टेसिस 8 बढ़ावा देने के लिए mesothelial कोशिकाओं से फ़ाइब्रोनेक्टिन के स्राव को प्रेरित करने में सक्षम हैं।सबूत उभरते पता चलता है कि कतरनी तनाव सहित यांत्रिक उत्तेजनाओं, सेल आकृति विज्ञान, जीन अभिव्यक्ति मिलाना कर सकते हैं, और इस प्रकार, ट्यूमर कोशिकाओं 9, 10, 11 के phenotypes। घातक जलोदर के रूप में विकास और टी के दौरान जमाumor प्रगति, डिम्बग्रंथि ट्यूमर कोशिकाओं द्रव का प्रवाह और जिसके परिणामस्वरूप कतरनी तनाव को उजागर कर रहे हैं। समूहों की एक संख्या है, हमारा भी शामिल है, डिम्बग्रंथि के कैंसर की प्रगति पर कतरनी तनाव के प्रभाव को दिखाया गया है, cytoskeleton संशोधनों, उपकला करने वाली mesenchymal संक्रमण, कैंसर और stemness 12, 13, 14, 15 सहित। इस प्रकार, एक physiologically प्रासंगिक microenvironment ट्यूमर पेरिटोनियल मेटास्टेसिस की जांच के लिए महत्वपूर्ण है। हालांकि, मौजूदा इन विट्रो hydrodynamic संस्कृति प्रणालियों नकल उतार और एक स्थिर, कम, physiologically प्रासंगिक कतरनी तनाव 16, 17, 18, 19 को नियंत्रित करने पर सीमाएं हैं। परंपरागत इन विट्रो पर या तो सेलुलर या यांत्रिक पर्यावरण ध्यान केंद्रित अभी भी सीमित कर रहे हैं दृष्टिकोणउचित शारीरिक प्रासंगिकता के साथ intraperitoneal microenvironment की जटिलता नकल उतार।
इधर, आदेश पेरिटोनियम का एक नया मॉडल इंजीनियर को पारंपरिक रणनीतियों की सीमाओं को पार करने के लिए और कैंसर मेटास्टेसिस में intraperitoneal डिब्बे का अध्ययन करने के लिए अग्रिम में, नियंत्रित द्रव का प्रवाह के साथ एक 3 डी microfluidic आधारित प्लेटफॉर्म तैयार किया गया था। इस मॉडल में, या गर्भाशय के कैंसर spheroids निरंतर fluidic प्रवाह (चित्रा 1 ए) के तहत microfluidic चिप्स में प्राथमिक मानव पेरिटोनियल mesothelial कोशिकाओं के साथ सह-सुसंस्कृत थे। mesothelial कोशिकाओं फ़ाइब्रोनेक्टिन पर चढ़ाया गया। गैर पक्षपाती डिम्बग्रंथि के कैंसर spheroids सतत प्रवाह मध्यम एक सिरिंज पंप से भरकर रखा के साथ microfluidic चैनलों में वरीयता प्राप्त थे। दोनों 3 डी वातावरण और गतिशील यांत्रिक बलों मेटास्टेटिक झरना का बहुत महत्वपूर्ण कारक हैं। इस मंच जटिल सेल के मामले में intraperitoneal microenvironment की जांच के लिए इस्तेमाल किया जा सकताlular और सह संस्कृति बातचीत, साथ ही गतिशील यांत्रिक संकेतों के संबंध में।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस परख एक लचीला और physiologically प्रासंगिक मॉडल है कि सहित विभिन्न जैव रासायनिक और सेल आधारित assays के साथ शामिल किया जा सकता है, लेकिन नहीं करने के लिए, आसंजन assays, mesothelial क्लीयरेंस assays, और दवा स्क्रीनिंग के लिए सीमित है?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम हांगकांग अनुसंधान अनुदान परिषद द्वारा समर्थित किया गया था (अनुदान 17122014, C1013-15G, 719813E, और 17304514)। एएसटी वोंग Croucher सीनियर रिसर्च फैलोशिप के एक प्राप्तकर्ता है।
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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