Detección y captura en tiempo real de subpoblaciones celulares invasivas a partir de cocultivos

Ghada M. Sharif; Leon Der; Anna T. Riegel; Makarand Paranjape; Anton Wellstein

doi:10.3791/63512

Artículo de método

Detección y captura en tiempo real de subpoblaciones celulares invasivas a partir de cocultivos

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DOI:

10.3791/63512

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30 de marzo de 2022

Ghada M. Sharif¹ , Leon Der² , Anna T. Riegel¹ , Makarand Paranjape² , Anton Wellstein¹

¹Lombardi Comprehensive Cancer Center, Georgetown University Medical Center, ²Department of Physics, Georgetown University

En este artículo

Resumen

Describimos un enfoque para detectar y capturar subpoblaciones celulares invasivas en tiempo real. El diseño experimental utiliza el análisis celular en tiempo real mediante el monitoreo de los cambios en la impedancia eléctrica de las células. Se pueden capturar células invasivas de cáncer, inmunes, endoteliales o estromales en tejidos complejos y se puede evaluar el impacto de los cocultivos.

Resumen

La invasión y la diseminación metastásica de las células cancerosas son la principal causa de muerte por cáncer. Los ensayos desarrollados desde el principio para medir el potencial invasivo de las poblaciones de células cancerosas generalmente generan una medición de punto final único que no distingue entre las subpoblaciones de células cancerosas con diferente potencial invasivo. Además, el microambiente tumoral consiste en diferentes células e inmunitarias y del estroma residentes que alteran y participan en el comportamiento invasivo de las células cancerosas. La invasión en los tejidos también juega un papel en las subpoblaciones de células inmunes que se defienden de los microorganismos o eliminan las células enfermas del parénquima y las células endoteliales durante la remodelación del tejido y la angiogénesis. El análisis celular en tiempo real (RTCA) que utiliza biosensores de impedancia para monitorear la invasión celular fue un gran paso adelante más allá de la medición de la invasión en el punto final: esto proporciona mediciones continuas a lo largo del tiempo y, por lo tanto, puede revelar diferencias en las tasas de invasión que se pierden en el ensayo de punto final. Utilizando la tecnología RTCA actual, ampliamos las matrices de doble cámara agregando una cámara adicional que puede contener células estromales y / o inmunes y permite medir la tasa de invasión bajo la influencia de factores secretados de células estromales o inmunes cocultivadas a lo largo del tiempo. Más allá de esto, el diseño único permite separar cámaras en cualquier momento y aislar la célula cancerosa más invasiva u otras subpoblaciones celulares que están presentes en mezclas heterogéneas de aislados tumorales probados. Estas células cancerosas más invasivas y otras subpoblaciones celulares impulsan la progresión maligna a la enfermedad metastásica, y sus características moleculares son importantes para estudios mecanicistas en profundidad, el desarrollo de sondas de diagnóstico para su detección y la evaluación de vulnerabilidades. Por lo tanto, la inclusión de medicamentos de moléculas pequeñas o grandes se puede utilizar para probar el potencial de las terapias que se dirigen al cáncer y / o subpoblaciones de células estromales con el objetivo de inhibir (por ejemplo, células cancerosas) o mejorar (por ejemplo, células inmunes) el comportamiento invasivo.

Introducción

La invasión celular es un proceso importante que permite a las células cruzar las barreras de la membrana basal en respuesta a las señales ambientales proporcionadas por las células estromales. Es un paso crucial durante varias etapas de desarrollo para las respuestas inmunes, la cicatrización de heridas, la reparación de tejidos y las neoplasias malignas que pueden progresar de lesiones locales a cánceres invasivos y metastásicos¹. Los ensayos desarrollados desde el principio para medir el potencial invasivo de las poblaciones celulares generalmente generan una medición de punto final único o requieren un etiquetado previo de las células invas....