For å studere ovarial tumor progresjon i et fysiologisk relevant modell, flercellede sfæroider ble dyrket i et microdevice henhold simulert fluidstrømmen. Denne dynamiske 3D-modell emulerer intraperitoneal miljø med de cellulære og mekaniske komponenter der eggstokkreft metastasering oppstår.
Eggstokkreft er preget av omfattende peritoneal metastaser, med kreftkuler som vanligvis finnes i de ondartede ascites. Dette er forbundet med dårlige kliniske resultater, og for tiden mangler effektiv behandling. Både den tre-dimensjonale (3D) miljø, og de dynamiske mekaniske krefter er meget viktige faktorer i denne metastatic cascade. Men tradisjonelle cellekulturer klarer å rekapitulere denne naturlige svulstens mikromiljø. Dermed in vivo-lignende modeller som kan emulere intraperitoneal miljø er av åpenbar betydning. I denne studien ble en ny mikrofluid plattform av bukhinnen satt opp for å etterligne den situasjon av ovarialcancer sfæroider i bukhulen under metastase. Eggstokkreft kuler oppnådd under et ikke-klebende tilstand ble dyrket i microfluidic kanaler belagt med peritoneal mesothelial celler utsatt for fysiologisk relevant skjærspenning. Oppsummert, dette dynamiske 3D eggstokkreft-mesothelium microfluidic plattformen kan gi ny kunnskap om grunnleggende kreft biologi og tjene som en plattform for potensielle narkotika screening og utvikling.
Eggstokkreft er den mest dødelige gynekologisk kreft og er preget av utbredt peritoneal formidling og dannelsen av ondartet ascites en. Denne omfattende peritoneal metastase representerer en stor klinisk utfordring og er assosiert med dårlig kliniske resultater. I motsetning til de fleste faste karsinomer som metastasize via blodet, eggstokk-kreft sprer primært innenfor bukhulen. Tumorceller eksistere som flercellede aggregater / kuler under prosessen med metastase to. Det faktum at suspensjonskultur kan berike eggstokkreft stilk / tumorceller initiere antyder videre at disse kuler kan være forbundet med både tumor aggressivitet og forbedret chemoresistance 3, 4. Det er forskjeller i legemiddelrespons mellom 2D- og 3D-kulturer, som antakelig har forskjellige molekylære mekanismer 5.
_content "> Den viktige samspillet med mesothelium konstruerer den primære mikromiljøet for eggstokkreft tumor progresjon. Disse mesothelial celler ligge på et ekstracellulært matriks (ECM), hvor fibronektin er en allestedsnærværende bestanddel. En kobling mellom økt uttrykk av mesothelial celle-avledet fibronektin og tumorprogresjon har blitt vist. fibronektin er rikelig tilstede i ondartet ascites 6, 7. eggstokk-kreft-celler er også i stand til å indusere sekresjonen av fibronektin fra mesothelial celler for å fremme tidlig ovarian cancer metastase 8.Emerging bevis viser at mekaniske stimuli, inkludert skjærspenningen, kan modulere cellemorfologi, genekspresjon, og således fenotypene av tumorceller 9, 10, 11. Som ondartet ascites utvikle og samle under tumor progresjon, blir ovarietumorceller utsatt for fluidstrømning, og den resulterende skjærspenning. Et antall grupper, våre inkludert, har vist virkningen av skjærspenning på progresjon av kreft i eggstokkene, inkludert cytoskjelett modifikasjoner, epitel-til-mesenchymale overganger og kreft stemness 12, 13, 14, 15. Dermed er en fysiologisk relevant mikromiljøet viktig for etterforskningen av tumor peritoneal metastaser. Imidlertid, nåværende in vitro hydrodynamiske kultursystemer har begrensninger på å etterligne og styring av en konstant, lav, fysiologisk relevant skjærspenning 16, 17, 18, 19. Konvensjonelle in vitro nærmer seg fokus på enten den cellulære eller mekanisk miljø er fortsatt begrenset iligne kompleksiteten av intraperitoneal mikromiljøet med passende fysiologisk relevans.
Her, for å konstruere en ny modell av peritoneum for å overvinne begrensninger av konvensjonelle strategier og for å fremme studiet av intraperitoneal rommet i kreftmetastaser, ble en 3D mikrofluid-basert plattform med kontrollert fluidstrømning utformet. I denne modellen eggstokkreft kuler samtidig var dyrket med primære humane peritoneal mesothelial celler i microfluidic chips under kontinuerlig fluidic flow (figur 1A). Mesothelial cellene ble sådd ut på fibronektin. Non-tilhenger eggstokkreft kuler ble sådd på microfluidic kanaler med kontinuerlig flyt medium dynket av en sprøytepumpe. Både 3D-miljøet og de dynamiske mekaniske krefter er svært viktige faktorer i den metastatisk kaskade. Denne plattformen kan benyttes for undersøkelse av intraperitoneal mikromiljøet i form av komplekse cellular og co-kultur interaksjoner, samt med hensyn til dynamiske mekaniske signaler.
Denne analysen gir en fleksibel og fysiologisk relevant modell som kan bli inkorporert med forskjellige biokjemiske og cellebaserte analyser, inkludert, men ikke begrenset til, klebeanalyser, mesothelial klareringsanalyser, og medikament-screening. Den kan brukes til å evaluere effekten av intraperitoneal mikromiljøet på progresjon av kreft. Men kanskje flere eksperimentelle betingelser må være optimalisert, avhengig av målene for prosjektet (f.eks antall HPMCs og kreft kuler seeded per kanal, co-kulturen…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av Hong Kong stipend Council (tilskudd 17122014, C1013-15G, 719813E, og 17304514). AST Wong er en mottaker av Croucher Seniorforsker 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) |