Presentamos un modelo microfluídico de cáncer en chip, la tecnología "Evolution Accelerator", que proporciona una plataforma controlable para estudios cuantitativos a largo plazo en tiempo real de la dinámica del cáncer dentro de condiciones ambientales bien definidas en la sola célula Nivel. Se espera que esta tecnología funcione como modelo in vitro para la investigación fundamental o el desarrollo de fármacos preclínicos.
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Artículo de método
Generación de gradientes de drogas heterogéneas en poblaciones de cáncer en un acelerador de evolución microfluídica para la observación en tiempo real
En este artículo
Resumen
Resumen
El cultivo celular convencional sigue siendo el modelo preclínico más utilizado, a pesar de su probada capacidad limitada para predecir los resultados clínicos en el cáncer. Se han propuesto modelos microfluídicos contra el cáncer en chip para cerrar la brecha entre los cultivos 2D convencionales demasiado simplificados y los modelos animales más complicados, que tienen una capacidad limitada para producir resultados cuantitativos fiables y reproducibles. Aquí, presentamos un modelo microfluídico de cáncer en chip que reproduce los componentes clave de un microambiente tumoral complejo de una manera integral, pero es lo suficientemente simple como para proporcionar descripciones cuantitativas robustas de la dinámica del cáncer. Este modelo microfluídico de cáncer en chip, el "Acelerador de la Evolución", descompone una gran población de células cancerosas en una matriz interconectada de microambientes tumorales mientras genera un paisaje heterogéneo de estrés quimioterapéutico. La progresión y la dinámica evolutiva del cáncer en respuesta al gradiente de drogas se pueden monitorear durante semanas en tiempo real, y numerosos experimentos aguas abajo se pueden realizar de forma complementaria a las imágenes de lapso de tiempo tomadas a lo largo de los experimentos.
Introducción
El cáncer ha sido cada vez más reconocido como un ecosistema complejo que depende no sólo de la continua desregulación de las poblaciones de células mutadas, sino también de las interacciones vitales entre las células cancerosas y el microambiente huésped. En este sentido, el cáncer evoluciona en un paisaje adaptativo manifestado por una combinación de factores, incluyendo un microambiente tumoral heterogéneo y una conversación cruzada con una variedad de células huésped, todas las cuales contribuyen a presiones selectivas para cambios epigenéticos1,2,3. En el contexto de tum....
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Protocolo
1. Fabricación de dispositivo microfluídico
- Genere el patrón microfluídico deseado utilizando un software de diseño (consulte Materiales suplementarios).
- Fabrica la fotomáscara. Consulte la Tabla de materiales para obtener más detalles.
- Utilizando un escritor láser, escriba el patrón en una placa de vidrio de soda y cal recubierta con 100 nm de Cr y 500 nm de fotorresistente AZ1518.
- Desarrolle el fotorresistente con el desarrollador AZ300MIF durante 60 s.
- Etch lejos del cromo sin protección contra el fotorresistente usando Cr-7 Chromium Etchant.
- Desmonte el fotorresistente r....
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Resultados
Validación del crecimiento celular óptimo en la viruta
Uno de los principales objetivos de la plataforma de experimentos es reproducir componentes e interacciones clave en un microambiente tumoral complejo de una manera integral, pero lo suficientemente simple como para proporcionar datos cuantitativos, fiables y reproducibles. Este objetivo sólo puede lograrse si tenemos un control total de los factores ambientales físicos y bioquímicos. Debemos excluir los factores n.......
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Discusión
El cultivo celular convencional se desarrolló hace casi un siglo y sigue siendo el modelo preclínico más utilizado en la investigación biomédica, a pesar de su probada capacidad limitada para predecir los resultados clínicos en el cáncer17. Los modelos animales ofrecen la mayor relevancia fisiológica y una similitud genética razonable con los seres humanos, pero durante mucho tiempo se ha reconocido que tienen limitaciones significativas en la predicción de los resultados humanos.......
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Divulgaciones
No se declaran conflictos de intereses.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por NSF PHY-1659940.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 10 mL BD Jeringas con punta Luer-Lok | BD | 14-823-16E | |
| Antibiótico-Antimicótico | Sigma-Aldrich | A5955 | 1x anti-anti |
| AZ 300 MIF | Merck KGaA | 18441123163 | Fotorresistente revelador |
| AZ1518 | Merck KGaA | AZ1518 | Fotorresistente |
| AZ4330 | Merck KGaA | AZ4330 | Fotorresistente |
| Cr Grabador | de cromo Sigma-Aldrich | 651826 | |
| Suero fetal bovino (FBS) | Life Technologies Corporation | 10437028 | |
| Heidelberg DWL 66+ laserwriter | Heidelberg Instruments | DWL66+ | Fotomáscara de escritura |
| Hexametildisilazano (HMDS) | Sigma-Aldrich | 379212 | Para la mejora de la adherencia fotorresistente |
| Pasadores de acero huecos | Nuevo Inglaterra Tubo Pequeño | NE-1300-01 | . 025 OD .017 ID x .500 long / type 304 WD fullhard |
| ibidi Sistema de calefacción, placas multipocillos, K-Frame | ibidi | 10929 | Incubadora de escenario |
| Luer-Lok 23 G aguja dosificadora | McMaster-Carr | 75165A684 | Para conectar jeringas y tubos |
| Placa Lumox 35 | Sarstedt | 94.6077.331 | Placa de cultivo celular permeable al gas |
| Microposit Remover 1165 | Dow Electronic Materials Microposit | Remover 1165 | Decapante fotorresistente Sellador |
| Microseal B Adhesivo | Bio-Rad Laboratories MSB1001 | Adhesivo | |
| junta tórica del sellador (para el sellado de placas Lumox) | McMaster-Carr | 9452K114 | Dash No. 27; 1-5/16" de diámetro interno x 1-7/16" de diámetro exterior; Junta tórica Duro 70 |
| (para el sellado de ventanas de vidrio inferior) | McMaster-Carr | 9452K74 | Dash No. 20; 7/8" de diámetro interno x 1" de diámetro exterior; Duro 70 |
| Plasma-Preen Sistema de limpieza/grabado por plasma | Plasmatic Systems, Inc | Plasma-Preen | Sistema de plasma de oxígeno |
| RPMI 1640 | Life Technologies Corporation | 11875-093 | |
| Samco RIE800iPB DRIE | Samco RIE800iPB | Sistema de grabado de iones reactivos | |
| profundos Alineador de mascarillas Suss MA6 Alineador de mascarillas | SUSS MicroTec | MA6 | nbsp; |
| Sylgard 184 Elastómero de silicona | Fisher Scientific | NC9285739 | PDMS elastómero |
| TePla M4L grabador de plasma | PVA TePla | M4L | Grabador de plasma |
| Tricloro-1H,1H,2H,2H-perfluorooctil-silano (PFOTS) | Sigma-Aldrich | 448931 | Para silanización de obleas de silicio |
| Tubo de microdiámetro Tygon (0.020" x 0.060"OD) | Tubos Cole-Parmer | EW-06419-01 | para la entrega de medios |
Referencias
- Meacham, C. E., Morrison, S. J. Tumour heterogeneity and cancer cell plasticity. Nature. 501 (7467), 328-337 (2013).
- Whiteside, T. L. The tumor microenvironment and its role in promoting tumor growth. Oncogene. 27 (45), 5904-5912 (2008).
- Lambert, G., et al.
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Reimpresiones y permisos
