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Bioengineering
从病人的血液样本可行的循环肿瘤细胞的快速分离

Research Article

从病人的血液样本可行的循环肿瘤细胞的快速分离

DOI: 10.3791/4248

June 15, 2012

Andrew D. Hughes1, Jeff Mattison1, John D. Powderly2,3, Bryan T. Greene2,3, Michael R. King1

1Department of Biomedical Engineering,Cornell University, 2BioCytics, Inc., 3Carolina BioOncology Institute, PLLC

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

In This Article

Summary Abstract Introduction Protocol Representative Results Discussion Disclosures Acknowledgements Materials References Reprints and Permissions

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

Retraction Notice

The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice

Summary

癌症患者的血液循环肿瘤细胞的分离,而造成细胞损伤。肿瘤细胞的分离,实现使用的E-选择双分子表面,除了对上皮标记的抗体。碳纳米管涂层,特别是促进癌细胞粘附造成捕获纯度高。

Abstract

循环肿瘤细胞(CTC)的传播从整个循环系统的原发肿瘤的细胞,可以最终形成二次肿瘤,在遥远的地方。 CTC数量可以用来追踪病情恶化的基础上,四氯化碳浓度之间的相关血液和疾病的严重程度1。作为一种治疗工具,CTC可以研究在实验室中,制定个性化治疗。为此,反恐委员会的隔离必须不会引起细胞损伤,与其他类型的细胞,尤其是白细胞的污染,必须避免尽可能多尽可能2。许多目前的技术,包括唯一获得FDA批准用于反恐枚举设备,破坏隔离进程的一部分CTC(更多信息请参见参考文献2)。一个微流体装置,捕捉可行的反恐委员会介绍,除了对3上皮标记的抗体与E-选择素糖蛋白功能表面组成。为了提高设备perfor曼斯纳米粒子涂层组成的埃洛石纳米管,铝纳米粘土4收获。 E-选择素分子提供了一种手段来捕捉快速移动的反恐委员会通过泵装置,贷款比替代微流体器件的优势,其中较长的处理时间是必要的,以提供足够的时间与表面相互作用的靶细胞。上皮目标的抗体提供反恐特异性设备,以及提供一个现成的可调参数来调整隔离。最后,埃洛石纳米管涂层可显着增强的隔离相比其他技术,以帮助捕捉快速移动的细胞,提供蛋白质的吸附表面积增加,并击退污染白细胞3,4。该装置是由一个简单的技术使用的现成材料,并已成功地用于捕捉癌细胞从血液转移癌症患者。捕获细胞维持至15天的文化隔离后,这些样品通常> 50%可行的每个病人的原发肿瘤细胞组成。此设备已被用于捕捉可行的四氯化碳稀释的全血和白膜样品。最终,我们提出在临床上的功能来开发个性化的癌症治疗技术。

Protocol

下面的协议是一个单一的微管设备的生产。

1。埃洛石纳米管溶液的制备

  1. 超声粉碎(10-13 W(RMS))250μL,埃洛石纳米管溶液(6.6 wt%的水)30秒。用冷水重复超声一次冷静的解决方案。降温再次。
  2. 绘制到一个注射器超声波处理解决方案,将用0.45μm注射器过滤器,过滤成干净的离心管的解决方案。涡的解决方案偶尔保持同质。

2。埃洛石纳米管与微管内表面涂层

  1. 获得50厘米长的路段(300微米内径35.3μL积)微Renathane microtubing的。在对角线切割微管的一端插入小艺达思适配器一块。 29G的3/10毫升注射器针头插入另一端的微管。
  2. 要清理的微管,放置微管的开口端(结束适配器)到70%的乙醇和抽奖〜50μL注射器进入乙醇来填补微管。
  3. 乙醇冲洗出来的微管抽入注射器大方量的蒸馏水。
  4. 脱离微管的注射器,注射器清空,然后重新连接到微管。
  5. 准备一个0.02%W / V聚L赖氨酸在水中的解决方案。成微管吸取50微升,并允许在室温(RT)5分钟坐。
  6. 微管吸引到100μL的过滤碳纳米管的解决方案,允许3分钟在室温下孵育。
  7. 冲洗出来的碳纳米管溶液通过微管吸取100μL水。允许涂层微管坐,装满水,在室温下过夜。

3。微管细胞分离制备

  1. 准备解决的10微克/毫升杜尔贝科1X的磷酸盐G蛋白缓冲液(PBS,pH值7.0 - 7.2)。通过微管绘制为50μLPBS和然后吸取50μL的蛋白-G的解决方案,并允许在室温下为1.5小时孵化。
  2. 含5μg/ mL的E - 选择素IgG和50μg/ ml的抗体(抗-EpCAM的大多数癌症样本,抗PSMA的前列腺癌样本)在PBS准备的解决方案。吸引到了微管的E-选择素和抗体溶液50μL,并允许在室温下为2小时孵化。
  3. 非特异性细胞粘附与5%的牛奶蛋白被封锁。准备一个5%(W / V)牛奶蛋白在PBS的解决方案。微管吸引到50μL牛奶蛋白解决方案,并允许在室温下为1小时孵化。
  4. 绘制成管50μL的PBS及在室温下离开,直到血或白膜样品准备处理。
  5. 10分钟前使用隔离的微管,吸取50微升PBS已经饱和,以激活选择的分子与Ca 2 +(PBS +")。

4。样品制备,细胞分离

  1. 绘制或索取10毫升的血液,从病人到肝素管。
  2. 地方10毫升到50 mL离心管Ficoll分离 - Paque淋巴细胞分离的解决方案。轻轻层Ficoll分离顶部10毫升全血,以免混合血液和Ficoll。
  3. 2000XĞ离心15分钟在4°C间最小减速。
  4. 除去白膜层和地点在新的管。
  5. 用PBS洗白膜(230XĞ离心10分钟,弃上清)。
  6. 1毫升红细胞裂解液轻轻悬浮细胞孵育10分钟在室温下溶解红细胞。
  7. 加入10毫升的PBS,轻轻混匀,离心10分钟230XĞ。弃上清,轻轻悬浮颗粒在3至4毫升PBS +。

5。细胞分离

  1. 附加功能化微管5毫升注射器,使用艺达思适配器的一端。
  2. 插入到注射泵的注射器。
  3. 淹没成细胞suspensio的官能微管的开口端N。
  4. 通过在1至4 mL / h的微管处理的细胞悬液。
  5. 转让的微管的开口端管PBS +和300μL,PBS +到注射器吸取0.016毫升/分钟,从松散的绑定和细胞的微管。
  6. 放入一个干净的管的微管的开口端。从微管断开注射器和附加Accutase预填充注射器。轻轻地灌注到微管填补(〜50μL)足够的Accutase和允许在室温下孵育10分钟。
  7. 将注射器1毫升培养基(79%,20%胎牛血清的RPMI 1%青霉素链霉素)和微管灌注预先填写,收集到组织文化的污水处理孔板。
  8. 培养细胞在37℃,湿条件下CO 2 5%。

6。代表结果

这项技术的目标是可行的癌细胞,癌症患者的血液从隔离。几种方法存在的文化,以确定癌细胞的设备成功的必要的核查。我们选择了除了到DAPI染色与针对上皮基,如EpCAM的上皮细胞粘附分子()或PSMA的前列腺特异性膜抗原()的抗体细胞培养,以确定完整的细胞核(图2和3)。夺取癌细胞的数量,使用这种技术必然是一个CTCs的数量开始样品中的功能,病人可变性高。在处理IV期癌症患者确诊样本中,我们经常捕获100和500之间每管血癌细胞,纯度> 50%。紧随隔离,污染白细胞更大的可能是存在的。然而,这些数字将被耗尽以下潜伏期长达5天,在培养基。

图1

图2
图2。反恐隔离的代表从乳腺癌患者和肺癌患者的血液样本得出的数据。验明正身CTC EpCAM的染色的活细胞的数量是由坚实的酒吧和涉及到的左坐标和鉴定细胞的百分比表示,作为反恐相比,捕获的细胞总数的代表是由开放的酒吧和测量正确的坐标。结果培养5天。

图3
从单独的捐助者(A和B)在文化CTC随后的5天到isolati代表显微图3。从一个癌症病人​​的血液样本。细胞荧光染色与AlexaFluor 488(绿色)和4',6-diamidino-2-苯基吲哚(DAPI)的可视化的核(蓝色)EpCAM的。

Discussion

MRK的是一个CellTraffix公司(纽约州罗切斯特市)的科学顾问。

Disclosures

癌症患者的血液循环肿瘤细胞的分离,而造成细胞损伤。肿瘤细胞的分离,实现使用的E-选择双分子表面,除了对上皮标记的抗体。碳纳米管涂层,特别是促进癌细胞粘附造成捕获纯度高。

Acknowledgements

来自国家癌症研究所通过奖号码U54CA143876微环境及转移工作的过程中得到了康奈尔大学的中心。内容完全是作者的责任,并不代表官方意见的国家癌症研究所或国家卫生研究院。额外资助的这项工作是由国家科学基金会研究生研究奖学金(ADH)的部分。

Materials

试剂名称 公司 目录编号
300微米内径管布伦特里科学 MRE025
更大的油管连接注射器艺达思健康及科学 1507L
5ml注射器泵屋宇署 309603
连接器,小到大油管艺达思健康及科学的P-770
大油管连接到注射器艺达思健康及科学架F-120和P-659
微管注射器(3/10cc胰岛素注射器的U-100 29G 1/2") 屋宇署 309301
accutase MP Biomedicals有限责任公司 1000449
ficol-Paque加 GE的治​​愈thcare生物科学AB 17-1440-03
红细胞裂解液(缓冲的EL,1000ML) Qiagen公司 1014614
G蛋白,5毫克 Calbiochem公司(calbiochem.com) 539303
人类EpCAM/TROP-1抗体 R&D系统 MAB960
PSMA的抗体(GCP-04) abcam ab66911
96孔板(微孔96) 屋宇署猎鹰 35-3072
杂交级拦截非脂肪干奶,300G BIO-RAD实验室 216005508
埃洛石纳米管 NaturalNano的 NN-HNT200
碳酸钙,5G 奥尔德里奇化学 481807
rhE-Selectin/Fc奇美拉,100微克 R&D系统 724-ES
培养基中,1640 Gibco公司 22400-089
DPBS Gibco公司 14190-095
聚-L赖氨酸0.1%W /水中v Sigma-Aldrich公司 P8920-100ML
索尼克Dismembrator Fisher Scientific则型号100
胎牛血清亚特兰大生化 S11056H
青霉素链霉素西格玛生命Siiences P0781

References

  1. Allard, W. J. Tumor cells circulate in the peripheral blood of all major carcinomas but not in healthy subjects or patients with nonmalignant diseases. Clin. Cancer Res. 10, 6897-6904 (2004).
  2. Hughes, A. D., King, M. R. Nanobiotechnology for the capture and manipulation of circulating tumor cells. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology. , (2011).
  3. Hughes, A. D. Microtube Device for Selectin-Mediated Capture of Viable Circulating Tumor Cells from Blood. Clinical Chemistry. 58, 846-853 (2012).
  4. Hughes, A. D., King, M. R. Use of naturally occurring halloysite nanotubes for enhanced capture of flowing cells. Langmuir. 26, 12155-12164 (2010).
  5. Al-Mehdi, A. B. Intravascular origin of metastasis from the proliferation of endothelium-attached tumor cells: a new model for metastasis. Nat. Med. 6, 100-102 (2000).
  6. Gupta, G. P., Massague, J. Cancer metastasis: Building a framework. Cell. 127, 679-695 (2006).
  7. Lee, D., King, M. R. Microcontact Printing of P-Selectin Increases the Rate of Neutrophil Recruitment Under Shear Flow. Biotechnology Progress. 24, 1052-1059 (2008).
  8. Gout, S., Tremblay, P. L., Huot, J. Selectins and selectin ligands in extravasation of cancer cells and organ selectivity of metastasis. Clin. Exp. Metastasis. 25, 335-344 (2008).
  9. Geng, Y., Marshall, J., King, M. Glycomechanics of the Metastatic Cascade: Tumor Cell-Endothelial Cell Interactions in the Circulation. Annals of Biomedical Engineering. , 1-16 .
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