قياس كمية الورم النقيلي الدماغ البيئة الدقيقة باستخدام الجهاز على A رقاقة 3D نموذج, التعلم الآلي, والتصوير المقطعي confocal

تم تطوير التصوير المقطعي Confocal للحصول على سلسلة كاملة من سلوكيات الخلايا السرطانية ، حيث تتفاعل مع الحاجز الخلوي والمتخصصة. توفر هذه الطريقة أساسًا لدراسة الانبثاث عند حدوثها. هذا الأسلوب مفيد لتحديد سلوك الخلية المباشرة.

التصوير المقطعي Confocal، عندما يقترن التعلم الآلي، هو مفيد لمجموعة متنوعة من الأجهزة على رقاقة منصات. تحليل الورم الأولي أو المتكرر أو الخلايا السرطانية المنتشرة يمكن أن يشكل أداة تشخيصية هامة للتنبؤ بأنبثاث الدماغ وتمييز النقيلي الدماغ من الخلايا النقيلية غير الدماغ. لتجميع جهاز BBN microfluidic، نقل جهاز من جهاز الديسككات الفراغ على سطح مناسب مع المداخل التي تواجه لأسفل ووضع الإعداد بأكمله في غرفة البلازما.

ضع الإعداد بأكمله في غرفة البلازما وسحب فراغ قبل علاج الجهاز بالبلازما لمدة 30 ثانية في 80 واط. في نهاية العلاج، استخدم دليلًا لوضع الجهاز بسرعة، جانب المدخل على الشريحة الزجاجية على مقعد المختبر لإنشاء رابط دائم بين PDMs للجهاز والشريحة. بعد ذلك، أدخل 200 نصائح ماصة ميكروليت، وقطع اثنين ملليمتر من طرف في جميع المداخل ومنافذ ووضع الجهاز في غرفة البلازما لمدة ثماني دقائق، 200 واط العلاج البلازما.

بعد أن يبرد الجهاز ، ضع الجهاز في حاوية ثانوية معقمة وفي غضون 15 دقيقة من العلاج البلازميد ، قم بنقل 120 ميكرولترات من محلول استروسيتي الكولاجين إلى الجهاز من خلال طرف الماصات للغرفة السفلية. السماح للحل لافتا عبر الغرفة في الطرف الماص المعاكس وملء القناة التالية من الجهاز. عندما تم ملء جميع القنوات الأربع للجهاز، ضع الشريحة في حاضنة ثقافة الخلية لمدة ساعة واحدة.

عندما وضعت الكولاجين، فاتورة كل من نصائح ماصة تغذية الغرفة السفلية مع وسيلة مناسبة ثقافة الخلية كاملة ومعطف الغرفة العليا مع عامل النمو 2٪ خفض matrigel، في وسط البطانية كاملة. عندما تم ترميز كلا الغرفتين، ضع الجهاز في الحاضنة لمدة ساعة واحدة قبل شطف الغرفة العليا بالوسط المناسب. بالتناوب نصائح، انظر 30 ميكرولترات من مرة واحدة 10 إلى الخلايا البطانية السادسة لكل ملليلتر من المتوسطة المناسبة، من خلال نصائح في الغرفة العليا كل 15 دقيقة، ما مجموعه أربعة aliquots من الخلايا في تلميح.

احتضان الجهاز بين البذرات. عندما تم زرع جميع الخلايا البطانية، ملء جميع النصائح مع المتوسطة وإعادة الجهاز إلى الحاضنة ثقافة الخلية لمدة 48 ساعة. عندما نضجت طبقة البطانية، استبدال المتوسطة في رقاقة لتجديد متوسطة ثقافة الخلية والبذور كل قناة غرفة أعلى مع 30 ميكرولترات من 10 مرات واحدة إلى الخلايا السرطانية الست لكل ملليلتر من المتوسطة المناسبة.

بعد كل 30 ميكرولتر aliquot من الخلايا قد تم البذور، والعودة الجهاز إلى الحاضنة لمدة 15 دقيقة ثم ملء جميع النصائح مع عودة المتوسطة المناسبة الجهاز إلى حاضنة ثقافة الخلية لمدة 24 إلى 48 ساعة. بعد أن تم استزراع الجهاز وصورته ، لقياس النمط الظاهري للخلايا السرطانية ، افتح البرنامج المقدم وقراءة الصورة confocal في الذاكرة. سيقوم البرنامج بحفظ كل قناة لون من صورة confocal 3D في ملف TIFF منفصل.

حدد تغيير قيم العتامة لكل قناة مجهرية'، ثم اضبط قيمة ألفا القناة لقنوات الألوان الموجودة في الصورة، بحيث تتم إزالة الخلفية وتبقى الفلورسنتات داخل الخلايا فقط. لتصور التأثير، حدد عرض عرض ثلاثي الأبعاد'للتأكد من تعيين العتبة بشكل صحيح وإذا كانت الصورة تبدو صحيحة، احفظ قيم العتامة في جدول بيانات تعقب التجربة. ثم استخدم مكعبات المسيرة لتحويل صورة وحدة التخزين إلى كائنات ثلاثية الأبعاد مفردة تم حفظها في تنسيق البيانات VTK.

لاحتواء الطائرة إلى حاجز البطانية، حدد أولاً المركزية الخلية. استخدام عامل تصفية اتصال تعدد البيانات تكرار خلال قائمة الشبكات في ملف VTK لاستخراج المناطق غير المتصلة. حساب المركزية لكل شبكة وإضافة القياس إلى قائمة من فلترة المركزية للشبكات التي هي كبيرة جدا أو صغيرة جدا.

لاحتواء مستوى إلى قائمة من المركزيةات للخلايا البطانية، استخدم تصغير أسلوب الخطأ، تشغيل مركزية عرض العرض المرئي وتناسب الطائرة لتوليد و رسم تناسب الطائرة وفحص تناسب الطائرة، ضبط تناسب يدوياً حسب الضرورة. عندما تم تركيب الطائرة بشكل صحيح، حفظ العادي من الطائرة إلى ملف تعقب التجربة. لقياس كل الخلايا السرطانية النمط الظاهري بعد توصيف طبقة endothelial مع الطائرة، تحميل وظيفة تحليل الخلية وتشغيل قراءة في المعلومات تعقب التجربة وتحليل القنوات الموجودة"لتكليل وتحليل كل منطقة في الملف VTK.

لكل منطقة، فإن وظيفة مقطع كل خلية بحيث يتم حساب شبكة تحت الغشاء. لقياس النمط الظاهري الخلوي، احسب شكل وحجم وموقع كل خلية سرطانية. ثم قياس حجم وموضع كل خلية سرطان قص لحساب النسبة المئوية للخلية التي اخلتها من خلال حاجز البطانية.

بعد تنفيذ هذه الخطوات لعدة تجارب تشغيل تصدير البيانات كملف xlsx واحد 'لحفظ البيانات في جدول بيانات. رقاقة BBN microfluidic مع حاجز بطانة ية التقاء مقبول للتجارب، في حين أن رقاقة BBN microfluidic مع تغطية البطانية الفقيرة خاصة، ليست كذلك. في هذا التحليل التمثيلي الدماغ تسعى خط الخلايا السرطانية، ويعرض مجموعة فرعية من الخلايا التي البذخ عبر الحاجز البطانية ويهاجر عميقا في الفضاء مكانة الدماغ من رقاقة BBN microfluidic في يومين وتسعة أيام بعد التعرض، حافظت الخلايا السرطانية الأبوية نسبة كبيرة من الخلايا على رأس الحاجز بعيدا عن الفضاء المتخصصة الدماغ ، في حين أن خلايا سرطان الدماغ النقيلي حافظت على نسبة من الخلايا التي كانت أكبر من 100٪ البذخ.

وأشار القياس الكمي المورفولوجي لشكل الخلايا السرطانية إلى أن الخلايا الأبوية أظهرت خلايا ذات شكل كروي أقل يومًا واحدًا بعد البذر ، في حين بعد يومين وتسعة أيام من التفاعل ، اتجهت خطوط الخلايا السرطانية نحو تقليل كرويتها. بالإضافة إلى ذلك، كانت الخلايا السرطانية الفرعية التي اخلت إلى مكانة ألسيديديك أصغر حجماً، مقارنة بالخلايا السرطانية التي ظلت في التفاعل مع الحاجز البطانية دون البذخ في الدماغ. الدماغ تسعى خطوط الخلايا السرطانية ومريض مشتق xenografts, يحمل نمط فينوتيبيك في رقاقة BBN microfluidic التي يمكن استغلالها للتمييز بين خلايا سرطان الدماغ النقيلي وغير الدماغ النقيلي عن طريق التعلم الآلي.

الاختيار الذاتي مهم. أظهرت الخلايا البطانية ذات رقم مرور منخفض أعلى سلوكيات حاجز متغيرة. بالإضافة إلى ذلك، قد تتغير الخلايا السرطانية والتعبير الفلوري بمرور الوقت.

بعد هذا الإجراء، قد يستخدم الباحثون التنميط الجزيئي لمنزل السر أو الخلايا في الجهاز من أجل دراسة الآليات الجزيئية من الانبثاث. هذه التقنية تمكن من استكشاف التفاعلات المعقدة بين الخلايا السرطانية والكائنات الدقيقة في البيئة، من خلال الجمع بين بيئة صغيرة هندسية مع التصوير الكمي للمكونات المتخصصة مع مرور الوقت.