התמותה ברחבי העולם הקשורות לסרטן הגיעו לאגרה של 9,800,000 מקרי מוות ב 20181, הדגשת הצורך בפיתוח של therapeutics משופרת. למרבה הצער, העלות של פיתוח תרופות לסרטן גדל, עם התפתחות של תרופה אחת עולה כ 650,000,000 USD2 המציין את הצורך אסטרטגיות משופרות כדי לפתח תרופות נגד סרטן חדש. תאי גזע הסרטן (CSCs), אשר מאופיינים על ידי מוגבר הגברת העמידה3, את היכולת לחדש את העצמי, ואת היכולת זרע גידולים חדשים4 נחשבים להיות אחראים להישנות הגידול4, גרורות5, ו מספר4,6, אשר כל לתרום לקיבולת ממאירה של הגידול ולכן מחיר המוות הגבוה. בסרטן השחלות, תאים אלה נמצאים מועשר בנוזל מיימת ממאיר בחלל הצפק, מצב הקשור עם תוצאות קליניות עניים1. כתוצאה מיכולות ממאירות של CSCs, יש כבר דחיפה לפתח תרופות חדשות CSC המטרה להשתמש בשילוב עם כימותרפיות מסורתיות. ישנם מספר אתגרים המלווים את הפיתוח של CSC מיקוד תרופות כולל: 1) קושי להרחיב ולשמור על CSCs in מבחנה; 2) מחסור בדגימות מטופלים; 3) הרלוונטיות הפיזיולוגית של פלטפורמת התרבות; ו-4) טרוגניות ברגישות לסמים בין המטופלים. פרוטוקול זה מתאר את היישום של פלטפורמת תרבות תלת-ממד בתפוקה גבוהה שיכולה להתגבר על כל אחד מהאתגרים הללו. בפרט, מערכת זו מאפשרת סינון סמים מהיר באמצעות מספרים קטנים של החולה נגזר CSCs השחלות, והוא קל מאוד לניתוח שיטות במורד הזרם. בעוד אידיאלי ללמוד סרטן השחלות ו CSCs, הפלטפורמה שלנו הוא גם בעל ערך בלמידה סרטן אחרים וסוגי תאים הבדיל בסביבות 3D מורכבות.
מורכב תלת מימדי (3D) מודלים הם קריטיים ללמוד מיקרוסביבה הגידול (TME), שהיא נישה 3D מורכב של תאים סרטניים, תאים שאינם סרטניים תמיכה, ו מטריצה החילוץ (ECM) חלבונים4. סביבה תלת-ממדית זו יוצרת מורפולוגיה של תאים ייחודיים, תאי תא ואינטראקציות של מטריצות תאים, בידול תאים, העברת תאים, צפיפות תאים ומעברי דיפוזיה לעומת תרבות תא דו-ממדית מסורתית במבחנה4. כל הגורמים הללו להיות בתגובה תרופה דיפרנציאלית בתוך התרבויות 3d, מציג עמידות לסמים מוגברת רלוונטיות פיזיולוגית7,8. בשל התפקיד של TME 3D בידול CSC ומורשת, זה חיוני על המסך עבור תרופות מיקוד CSC ב מיקרו סביבות פיזיולוגית. שיפור הרלוונטיות הפיזיולוגית של פלטפורמות הסינון התרופתי של CSC יש את הפוטנציאל לשפר את הטיפול בתרופות ספציפיות המטופל, פיתוח התרופה, ניסוח אסטרטגיות ריפוי, ובסופו של דבר תוצאות קליניות. חשוב באותה מידה כי הפלטפורמה המשמשת עבור הקרנת התרופה להיות בתפוקה גבוהה ותואם לשיטות ניתוח במורד הזרם כדי למזער עלות, זמן, ותרגום קליני של תרופות מבטיחות9.
כיום, TME מורכבים מתוחזק בצורה הטובה ביותר עבור יישומים הקרנת סמים דרך מודלים vivo כגון מודלים הגידול מורגית syngeneic, קו הנגזרות xenografts, ואת החולה נגזר xenografts שתל (PDX) מודלים12, כפי שהם מספקים פיזיולוגי תנאים. עם זאת, התפוקה הנמוכה של מודלים אלה, כמו גם, עלות, זמן, ומיומנות טכנית קובע כי הם דורשים מגבלות השירות שלהם במהירות, תפוקה גבוהה של העברת תרופות ביישומים13. כמו חלופות אלה במודלים vivo, רבים מודלים תלת-ממדיים מחוץ למים ניצול הידרוג'ל8, תרבות בתוך התקנים microflu, או "עוגב-on-a-שבב" מכשירים10,14, ותרבויות לא חסיד3,8 פותחו גם הם, בשל המכשול הנמוך שלהם לערך במונחים של עלות, זמן ומושגי חובה.
פלטפורמות תרבות הידרוג'ל מועילים לשליטה העדינה הניתנת על הרכב המטריקס, תכונות מכניות ומבנה מטריצה15; עם זאת, הם יכולים לעכב את תרבות התא בצפיפות גבוהה14. בנוסף, לאסוף תאים מהידרוג יכול לסבך את ניתוח במורד הזרם, בשל השפעות מזיקות פוטנציאלי של שיטות הקציר15. מכשירים זעירים, מצד שני, הם התקנים microscale המאפשרים זיהוי פלט בתוך אותו התקן ועבור תרבות התא בסולמות הרלוונטיים מבחינה פיזיולוגית עם צריכה מינימלית של ריאגנטים, ירידה זמן התגובה, ממוזער פסולת, ו דיפוזיה מהירה14. מאפיינים אלה גורמים להם פלטפורמות מבטיחות לחקירת רעילות, יעילות ופרמקוקינטיקה של סמים. עם זאת, האתגרים של יעיל, ככמת, הניתנות לכימות, ואת ידידותי למשתמש התרבות התא 3D, כמו גם, מערכות שאיבה מגושם ויקר יש מוגבלת יישומים microfluidic במחקר תפוקה גבוהה10. כיוונוני זיהוי יעילים והטמעה בלתי-מסובכת של שדות, הפריע גם לאימוץ נרחב של מערכות microfluidic10.
מבחינה כוללת, שנוצרו בתנאים שאינם מחוללים באמצעות מיקסרים מסתובבים (פסיכים), לוחות קבצים מצורפים אולטרה-נמוכים וטיפות תלויות אינן כוללות רכיבי מטריצה המוגדרים על-ידי המשתמש. מתודולוגיות אלה רלוונטיות במיוחד לחקר סרטן השחלות כמו תנאים שאינם חסיד מייצגים את התנאים בהם הספרואידים לצמוח בתוך חלל הצפק5. בתוך אלה שיטות התרבות שאינם חסיד, שחרור ותליית השחרור התלויים הוכחו התערוכה דחיסה גבוהה יותר, שיפוץ, ו cheמטרות לעומת spheroids שנוצרו לוחיות מצורף אולטרה נמוך, הרומז פיסיולוגיים מוגברת . רלוונטיות16,17,18,19 בשל קיבולת מוגברת עבור הקרנת תפוקה גבוהה מפני גדלים קטנים ומזעריים מספרי תאים נדרשים, הדור ספרואיד בלוחות השחרור תלויה היא פלטפורמה אידיאלית עבור הקרנת סמים. כאן, אנו מציגים פלטפורמת הפיזיולוגית תלת-ממדית של 3D ב 384-ובכן תלויים לוחיות הירידה, כי הוא קל ליישם מאוד קלה לניתוח במורד הזרם, מה שהופך אותו אידיאלי עבור הקרנת סמים בתפוקה גבוהה של סרטן השחלות השחלות CSCs.
פלטפורמת הפיזיולוגית תלת-ממדית שלנו מספקת את כל היתרונות של תרבות תלת-ממדית, כולל אנשי קשר פיזיולוגיים של תאי תא, הדרגתיות במעברי הצבע, צפיפות התא וחלבונים ECM המיוצרים באופן טבעי, אשר עשויים לתרום לתגובות מציאותיות של תרופות16, 17,18,19. בנוסף, על-ידי הפקת הספרואידים האלה עם CSCs החולה נגזר, אנו מסוגלים לקבוע תגובות ספציפיות למטופל תרופות1 עם משכפל טכני רבים בו, כדי להתגבר על טרוגניות שניתן למצוא בתוך הגידול החולה . דוגמיות של20 יתר על כן, תרבות 3d הוכח לשפר את התחזוקה של אוכלוסיות csc3,16 ולכן הוא נציג של אוכלוסיות csc מועשר בתוך מיימת7. זה משולב עם ניתוח קל במורד הזרם, כולל הניתוח cy, הזרימה האבחון של הכדאיות ואת הפרופורציות CSC מאפשר הערכה אופטימלית של מיקוד יעילות הסמים של CSC. לבסוף, פלטפורמת הפיזיולוגית הזאת תואמת להדמיה בנקודות זמן מרובות במהלך הניסוי, הערכה של מוות והתפשטות תאים, ארגון תאים ומורפולוגיה עם אימונוהיסטוכימיה, איתות מסיסים עם אליסה על ממוזג בינונית, פנוטיפים לתא עם הזרימה cy, וביטוי גנים אחרי ה-PCR.