Bestimmung der optimalen Feldfrequenz für die inhibitorische Tumorbehandlung von Krebszellen: Eine nicht-invasive In-vitro-Methode zur Bewertung der Wirkung von TTFields auf die Lebensfähigkeit von Krebszellen

Tumor Treating Fields (TTFields) verwenden elektrische Wechselfelder, um die Proliferation von Krebszellen zu stören. Um die Wirkung von TTFields auf Krebszellen in vitro zu untersuchen, beginnen Sie mit dem Zusammenbau von TTFields-kompatiblen Schalen über einer Bodenplatte. Ein Elektrodenpaar, das an den Wänden der Schüssel positioniert ist, hilft bei der internen Abgabe elektrischer Felder.

Legen Sie ein Deckglas in die zusammengebaute Schale. Säen Sie einen Tropfen Krebszellsuspension auf das Deckglas. Inkubieren, damit sich die Zellen absetzen und an der Deckglasoberfläche haften können. Entsorgen Sie die ausgegebenen Medien. Ergänzen Sie es mit einem frischen Wachstumsmedium, um das Wachstum und die Ausbreitung von Krebszellen zu unterstützen.

Bringen Sie die Baugruppe in eine gekühlte Umgebung, um die Erwärmung des Geschirrs während der elektrischen Feldanwendung auszugleichen. Schließen Sie als Nächstes die Baugruppe an ein Netzteil an. Setzen Sie die Zellen für die gewünschte Dauer einem geeigneten elektrischen Feld aus.

In sich schnell teilenden Zellen bewirkt das angelegte Feld, dass sich geladene Moleküle wie Tubulin-Dimere und Septine gewaltsam in seine Richtung ausrichten. Dieser Mechanismus stört wichtige mitotische Ereignisse wie die Polymerisation von Mikrotubuli und die Lokalisierung von Septinfasern. Der daraus resultierende mitotische Stillstand löst die Apoptose aus, die zum Tod der Tumorzellen führt.

Zu Beginn installieren Sie TTFields-Schalen mit Deckel auf einer Grundplatte und bereiten weitere 8 Schalen vor, die für die Züchtung von Kontrollzellen verwendet werden. Legen Sie ein steriles 2-Millimeter-Deckglas auf den Boden jeder Schale. Als nächstes suspendieren Sie 5 mal 10 bis die vierten U-87 MG-Zellen in einem Milliliter DMEM-Medium.

Die geeignete Anzahl von Zellen, die in jeder Schale plattiert sind, hängt von den Eigenschaften der verwendeten Zelllinie ab. Es ist wichtig, es vor dem Experiment zu kalibrieren, um ein Überwachsen der Zellen zu vermeiden.

Pipettieren Sie 200 Mikroliter der Zellsuspension auf jedes Deckglas, so dass sich ein Tropfen auf der Oberfläche bildet, und bedecken Sie die Schalen mit ihren Deckeln. Inkubieren Sie alle Schalen über Nacht bei 37 Grad Celsius und 5 % Kohlendioxid, damit die Zellen haften können.

Sobald die Zellen befestigt sind, saugen Sie das Medium mit einer 200-Mikroliter-Pipette aus den Deckgläsern ab. Pipettieren Sie dann vorsichtig 2 Milliliter des vollständigen Wachstumsmediums auf jede Schale. Klopfen Sie vorsichtig mit einer sterilen Pipettenspitze auf die Ränder des Deckglases, um alle Luftblasen freizusetzen, die sich unter dem Objektträger verfangen haben.

Inkubieren Sie die Zellen anschließend bei 37 Grad Celsius und 5 % Kohlendioxid, bis die TTFields-Behandlung beginnt. Um mit der TTFields-Behandlung zu beginnen, nehmen Sie die Grundplatte aus dem 37 Grad Celsius heißen Inkubator und legen Sie sie in einen gekühlten Kohlendioxid-Inkubator.

Die Temperatur des Kühlinkubators bestimmt die Intensität des elektrischen Feldes. Es ist wichtig, die richtige Intensität zu verwenden, die von der Empfindlichkeit der Zellen gegenüber TTFields abhängt.

Stecken Sie dann eine Flachbandstecker-Buchse in die Grundplatte und schalten Sie den TTFields-Generator ein. Öffnen Sie die Software für das TTFields In-vitro-Applikationssystem. Nachdem Sie eine neue Studie definiert haben, indem Sie die Namen des Experiments und des Experimentators eingegeben haben, passen Sie die Frequenz und die Zieltemperatur für jede Schale an.

Klicken Sie auf die Schaltfläche START, um die Behandlung des TTField in der Software zu starten, und prüfen Sie, ob alle Gerichte auf dem Monitor hellblau erscheinen, was ihre korrekte Verbindung bestätigt. Um die Verbindung wiederherzustellen, drücken Sie die Schüssel vorsichtig nach unten und drehen Sie sie langsam hin und her, bis die Schüssel hellblau auf dem Bildschirm erscheint.

Nach 24 Stunden der Behandlung stoppen Sie das Experiment in der Software, indem Sie auf PAUSE klicken. Trennen Sie den Flachkabelstecker von der Grundplatte und legen Sie die Grundplatte in den Laminar-Flow-Schrank.

Nehmen Sie dann die Grundplatte mit den Schalen und den unter Standardbedingungen gezüchteten Kontrollzellen aus ihren Inkubatoren. Ersetzen Sie das Medium in allen Gerichten durch frisches, vollständiges Wachstumsmedium. Stellen Sie dann die Kontrollzellen in einen 37 Grad Celsius heißen Inkubator mit 5 % Kohlendioxid und stellen Sie die Grundplatte wieder in den Kühlbrutschrank ein.

Schließen Sie die Grundplatte wieder an den Generator an. Setzen Sie die Behandlung fort, indem Sie auf die Schaltfläche WEITER klicken. Sobald die Behandlung abgeschlossen ist, beenden Sie das Experiment, indem Sie in der Software auf die Schaltfläche EXPERIMENT BEENDEN klicken. Speichern Sie dann die aus dem System hochgeladenen Daten.

Nachdem Sie den TTFields-Generator ausgeschaltet haben, trennen Sie das Flachbandkabel von der Grundplatte und nehmen Sie das System aus dem Inkubator. Drücken Sie die Keramikschale nach unten und drehen Sie sie gegen den Uhrzeigersinn, um sie von der Bodenplatte zu lösen.

Übertragen Sie anschließend die behandelten TTFields- und Kontrolldeckgläser aseptisch in sterile Petrischalen mit frischem Medium für die weitere Bewertung.

• Tumor Treating Fields (TTFields) - An approach using alternating electric fields to disrupt the growth of cancer cells.
• Cancer cell viability - Assessing living, functional cells in a cancer population.
• Microtubule polymerization - The process of building cellular structures vital for cancer cell division.
• Apoptosis - The process of programmed cell death, heightened with TTFields.
• OVCAR3 doubling time - Time it takes for OVCAR3 cancer cell population to double, influenced by TTFields.

• Introduce Tumor Treating Fields (TTFields) - It applies electric fields to interfere with cancer cell growth (e.g., TTF therapy).
• Key Concepts - TTFields can disrupt cellular structures, hindering cancer cell propagation (e.g., microtubule polymerization).
• Underlying Mechanisms - Electric field causes molecules to align and interferes mitotic events triggering cell death (e.g., apoptosis).
• Connect to the Experiment - The investigation tests TTFields effectiveness in reducing OVCAR3 cell viability.

• What are Tumor Treating Fields and how do they affect cancer cell viability?
• What is the role of microtubule polymerization in TTFields?
• How does apoptosis occur as a result of TTFields application?

• Practical Applications - TTFields can be employed as therapeutics for managing cancer (e.g., TTF therapy).
• Industry Impact - Companies like Novocure, developing TTField-based therapies, impact the healthcare industry (e.g., Novocure).
• Societal Importance - TTFields provide a non-invasive, novel approach to disrupt tumor growth (e.g., TTFields).
• Link to Scientific Advancements - TTFields represent a promising avenue for future cancer research.