הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

הדור של מעברי מדרגות של סמים הטרוגנית ברחבי אוכלוסיות סרטן על מאיץ האבולוציה Microfluidic להתבוננות בזמן אמת

5.7K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/60185

⸱

19 בספטמבר 2019

 ,  ,  ,  ,  , 
1Princeton University, 2Johns Hopkins Medical Institute

במאמר זה

סיכום

אנו מציגים מודל סרטן על שבב מיקרופלואידים, הטכנולוגיה "מאיץ האבולוציה", אשר מספק פלטפורמה לשליטה לטווח ארוך בזמן אמת מחקרים כמותיים של הדינמיקה של סרטן בתנאים סביבתיים המוגדרים היטב בתא יחיד רמת. טכנולוגיה זו צפויה לעבוד כמודל מבחנה עבור מחקר בסיסי או פיתוח תרופות טרום-קליני.

תקציר

תרבות התא קונבנציונאלי נשאר מודל טרום קליני בשימוש תכוף, למרות היכולת המוגבלת שלה מוכחת לחזות תוצאות קליניות בסרטן. סרטן מיקרופלואידיג-על שבב מודלים כבר הציעו לגשר על הפער בין תרבויות 2D קונבנציונאלי מסובכים יותר מודלים בעלי חיים מורכבים יותר, אשר יש יכולת מוגבלת לייצר תוצאות כמותיים אמין ומחורץ. כאן, אנו מציגים מודל מיקרופלואידיג סרטן על שבב שמתרבה רכיבים מרכזיים של מיקרוסביבה מורכבת הגידול באופן מקיף, עדיין הוא פשוט מספיק כדי לספק תיאורים כמותיים חזקים של הדינמיקה של סרטן. זה סרטן מיקרופלואידיג מודל על שבב, "המאיץ האבולוציה," מפרק את האוכלוסייה הגדולה של תאים סרטניים לתוך מערך מחובר של מיקרוסביבות הגידול תוך יצירת מתחים הטרוגנית כימותרפיה. ההתקדמות ואת הדינמיקה האבולוציונית של סרטן בתגובה מעבר הצבע התרופה יכול להיות מנוטר במשך שבועות בזמן אמת, וניסויים רבים במורד הזרם ניתן לבצע משלים את התמונות בזמן הקפיצה שנלקחו במהלך הניסויים.

מבוא

סרטן כבר הוכר יותר ויותר כמערכת אקולוגית מורכבת, כי תלוי לא רק על המשך בלתי מתמשך של אוכלוסיות תאים מוטציה אלא גם על אינטראקציות חיוניות בין תאים סרטניים לבין מיקרואקולוגיה המארחת. במובן זה, הסרטן מתפתח על נוף אדפטיבית המתבטא על ידי שילוב של גורמים, כולל מיקרוסביבה גידול הטרוגנית והוצלב עם מגוון של תאים מארחים, כולם לתרום לחצים סלקטיבית עבור גנטי נוסף או . שינויים אפיגנטיים1,2,3 בהקשר של גידולים מוצקים, התפלגות אחידה של chemotherapeutics ומעברי צבע אחרים התורמים לטרוגניות המולקולריים שלהם ועשויים לשחק תפקיד בפיתוח התנגדות לסמים, הגדילה אנגיוגנזה לגידול מסוים אוכלוסיות משנה, ואפילו גרורות4,5,6. קונבנציונאלי בלימודי תרבות תא 2D, תוך שליטה בקנה מידה גדול, היכולת ניסיוני נוח, מספק שדה ממוצע, אחיד, וקבוע התנאים, לעתים קרובות חסר בקרת הסביבה המרחבית מדויק הזמני הדרושים באמת לחקות הדינמיקה הגידול vivo. כך, יש צורך יותר מודלים לשעבר vivo ex לשכפל את מיקרוסביבה הגידול לפני מודלים בעלי חיים בצינור פיתוח התרופה כדי חיזוי טוב יותר של התקדמות הסרטן, כמו גם תגובות סמים בתוך מתח דינמיות נופים. מיקרופלואידיקה הוצעו לגשר על הפער בין לימודי תרבות תא 2d ומורכבות יותר במחקרים בעלי חיים vivo שייתכן שלא יוכלו לתמוך במחקרים כמותיים שניתן לשליטה7,8,9.

אידיאלי במערכת מבחנה כדי לאפיין את הדינמיקה תאים סרטניים צריך להחזיק את היכולת ליצור מיקרוסביבה הטרוגנית כדי לחקות את התגובות הסלולר אדפטיבית שעשוי להתרחש בגידול, כמו גם לאפשר התבוננות של הדינמיקה הזאת ב רזולוציה של תא בודד. במאמר זה, אנו מתארים פלטפורמת מיקרופלואידיג תא התרבות, מכשיר מבוסס PDMS שנקרא "מאיץ האבולוציה" (EA), המאפשר מקבילים במחקרים מחוץ לגופית של דינמיקה תא סרטן ברזולוציה התאית עם רכישת נתונים בזמן אמת על משך שבועות, בעוד שמירה על מעברי מדרגות של מתח ברחבי הנוף התרבותי. העיצוב של פלטפורמה זו מתבסס על עבודתנו הקודמת, שבה ניתן להאיץ את הדינמיקה ההתפתחותית של אורגניזמים במטא-מטאפיסיה10,11. באופן ספציפי, בקבוצה של אוכלוסיות מופרדות הדדית האינטראקציה ברמה מסוימת, כאשר נחשפים לנוף הטרוגנית הלחץ, המינים המתאימים ביותר יכול להשתלט על האוכלוסייה המקומית מהר יותר לעומת זאת של אוכלוסיה גדולה אחידה. לאחר מכן, המינים הכדניים עוברים לבתי גידול שכנים בחיפוש אחר משאבים ומרחב, ובסופו של דבר שולטים באוכלוסיה כולה. כפי שמוצג באיור 1, התבנית של שבב EA microflu, מורכב (i) זוג של ערוצי הסרפנטיין המספקים מחזור מדיה טרי ולבנות תנאי גבול קבוע לדיפוזיה כימית, ו (ii) האזור תרבות התא משושה אשר מורכב 109 משושה המחוברים ו 24 חדרי חצי משושה במרכז, דמוי המבנה חלת דבש. השבב הוא 100 יקרומטר לעומק. ערוצי מדיה ואזור תרבות התא מקושרים עם חריצים קטנים (כ-15 יקרומטר רחב), אשר מונעים זרימת מדיה ישירה ומתח ההטיה כתוצאה מעבר לאזור התרבות של התא, ועדיין מאפשרים לכימיקלים לפזר באמצעות חריצים קטנים וחומרים מזינים של החליפין, פסולת מטבולית, וכו '. הדור של מעברי צבע כימיים מוצג באיור 1B, שבו ערוץ מדיה אחד מכיל 0.1 מ"מ של fluorescein בעוד הערוץ השני הוא חינם של fluorescein. תאים הם מתורבתים על ממברנה חדיר גז, כאשר כחלחל על ידי המיקרו מבנים דרך לחץ האחורי חיובי על הקרום נגד השבב. מרכיבי בעל ההתקן מומחשים באיור 2, והכיוונון הנסיוני מומחש באיור 3, כאשר התרבות נשמרת על מיקרוסקופ הפוך ב-37 ° c, עם מעל 85% לחות יחסית, וממוזג תחת הרכב גז נורמוסקסיה.

מערכת זו מספקת תצפית מפורטת של אינטראקציות הסלולר המותאמות לשפות אחרות באמצעות שדות פלורסנט ומאפשר העברה של הזרם החוצה, כגון immunofluorescence, אבן חשופה מערבית או ספקטרומטר מסה. הדגמנו בעבר כהוכחה של העיקרון של סרטן זה microflu, מודל על שבב של המודל על שיתוף לטווח ארוך של האפיתל ואת mesenchymal PC3 סרטן הערמונית תאים12 , כמו גם הופעתה של ענק סמים התנגדות פוליפואיד ענקית תאים סרטניים באמצעות האפיתל PC3 תא קו13. בעוד אנו מציגים את היישום של הפלטפורמה הזאת כדי להבין את הדינמיקה הטמפורלית של האפיתל PC3 ו mesenchymal סרטן הערמונית תאים תחת הדרגתי לחץ של doceel, מערכת microfluidic ניתן להחיל בקלות על כל שילוב של קווי התא ומשאבים (כלומר, תרופות, מזינים, חמצן) מעברי צבע.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. ייצור מכשיר מיקרופלואידיג

  1. צור את דפוס המיקרופלואידיג הרצוי באמצעות תוכנת עיצוב פריסה (ראה חומרים משלימים).
  2. . הרכיבו את הפושאול לפרטים נוספים עיין ברשימת החומרים .
    1. ניצול כותב לייזר, לכתוב את התבנית על צלחת סודה ליים מצופה עם 100 ננומטר של Cr ו 500 nm של photoresist AZ1518.
    2. לפתח את photoresist עם מפתח AZ300MIF עבור 60 s.
    3. לחרוט את כרום ללא הגנה מphotoresist באמצעות מזמור כרום Cr-7.
    4. להסיר את photoresist שיורית באמצעות חשפנית photoresist ב 70 ° c עבור 45 דקות.
  3. . Photoresist את התבנית לפרטים נוספים עיין ברשימת החומרים .
    1. ספין מעיל HMDS על סיליקון וופל ב 4000 סל ד עבור 40 s.
    2. ספין מעיל photoresist AZ4330 על סיליקון וופל ב 4000 סל ד עבור 40 s.
    3. לאפות רך סיליקון וופל ב 95 ° c עבור 60 s.
    4. לנצל את המסכה לתנינים כדי לחשוף UV לפרוסת סיליקון.
    5. לפתח את photoresist עם מפתח AZ300MIF עבור 4 דקות.
  4. בצע חריטה DRIE. לפרטים נוספים עיין ברשימת החומרים .
    1. יבש-לסדר את הפרוסת וופל עם הphotoresist באמצעות מערכת סיליקון עמוק מאוד מגיב (DRIE) לעומק 100 יקרומטר.
    2. להסיר את הphotoresist עם אצטון ואיכול פלזמה עם etcher פלזמה.
  5. . חמצון וופל וסילניזציה לפרטים נוספים עיין ברשימת החומרים .
    1. לבצע חמצון תרמי על וופל סיליקון חרוט בכבשן ב 1100 ° c עבור 1 h.
    2. לחכות הסיליקון וופל להתקרר, ולאחר מכן למקם את הפרוסת לתוך desiccator עם כמה טיפות של trichloro-1H, 1H, 2H, 2H-ההופעה-silane (PFOTS) מטפטפים במיכל קטן ליד וופל.
    3. משאבת הלחץ של desiccator ל0.5 כספומט בטמפרטורת החדר עבור 60 דקות. עובש סיליקון וופל צריך להיות הידרופובי לאחר silanization הנכון, אשר ניתן נבדק על ידי הוספת מספר טיפות של מים על וופל.
  6. . ליתוגרפיה רכה לפרטים נוספים עיין ברשימת החומרים .
    1. מערבבים טרום פולימר ו-cross-מקשר (מ polyמתיל siloxane) ב 10:1 על ידי יחס משקל.
    2. יוצקים את ה-PDMS המעורב ליצירת סרט בגובה של 10 מ"מ על העובש הsilanized סיליקון.
    3. דגה את מערכת הסיליקון המתקבלת PDMS בdesiccator במשך 30 דקות עד 1 h.
    4. מודלת את ה-PDMS-סיליקון וופל בחממה ב70 ° c כדי לרפא את ה-PDMS.
    5. לאחר PDMS הוא נרפא, לקלף את הסרט PDMS את וופל סיליקון בזהירות.
    6. באמצעות מחטים ביופסיה, אגרוף דרך-חורים ביציאות כהים מבוסס על מיקום התבנית על PDMS ולהעסיק אגרוף עגול כדי לחתוך צ'יפס 27 מ"מ קוטר.
  7. התחברות שכבה PDMS.
    1. מחממים שתי ערימות של 27 צילינדרים מסוג PDMS (ללא היטרונינג), שיהפכו לשכבת האגירה ולשכבת הסגירה של המכשיר.
    2. גזור שני עיגולים 7 מ"מ סביב אינלטס על שכבת המאגר, ולנצל מחט ביופסיה כדי אגרוף דרך-חורים ביציאות מפרץ על שכבת הסגירה.
    3. בונד שלוש ערימות של PDMS (מחסנית בדוגמת, שכבת אגירה, שכבת הסגירה) עם טיפול פלזמה חמצן.
    4. עם מחט הביופסיה, להכות דרך חורים בשקעים ובנמל המרכזי של המכשיר.

2. הכנה למדיה ולקו התאים

  1. הכן מדיה עבור קווי תא PC3 culturing, כולל PC3-חובש ו PC3-אפינפרין: לערבב RPMI 1640 בינוני עם סרום העובר 10% (FBS) ו-1x אנטיביוטי-antimycotic. צור קווי תא כמתואר בעבר14.
    הערה: קווי התא PC3 נשמרים באמצעי התקשורת שלעיל בעזרת מחולל חממות ב-37 ° c עם 5% CO2. לפצל תאים תת-תרבות כל 3 ימים, לפני שהם מגיעים 100% השטף.
  2. שורות תא transfect עם סמנים פלורסנט מתויג cytoplasmic עבור הדמיה טובה יותר, כפי שמתואר בעבר12, כך PC3-פרמדיק מבטא CYTOPLASMIC gfp ו PC3-אפינפרין מביע Cytoplasmic mcherry. שים לב כי הטכנולוגיה תואמת גם עם כל התאים המסומנים פלורסנט, כמו גם הדמיה ברייטפילד של תאים ללא תווית.

3. התקנה ניסויית

  1. ייצור מחזיק לוחית מתכת
    1. הרכיבו מחזיק לוחית המספיק להחזיק מנות תרבות בו חדירות בו לניסויים מקבילים על ידי עיבוד שבבי או 3D הדפסה. קובץ ה-3D CAD (צלחת 3-טוב. FCStd ") ניתן למצוא ב-GitHub כהפניה (https://github.com/kechihl/3-well-plate).
    2. להתיר את המרכיבים של המחזיק (איור 2) עם מברג. לחטא את הרכיבים באמצעות חשיפה UV לפחות 1 h ולעזוב בסביבה סטרילית.
      הערה: המחזיק נועד לספק תנאים משמעותיים עבור שיווי משקל תרמי וקומפוזיציות גז אידיאלי, עם ערוץ הגז המאפשר זרימת אוויר. פרטים נוספים ניתן למצוא בעבודה הקודמת שלנו12.
    3. היכונו עד שלוש מנות תרבות חדירות, אשר קרום התרבות התא הוא גמיש יחסית.
  2. זריעת שורות תאים
    1. 24 שעות לפני תחילת הניסוי, הקציר PC3-אפינפרין ו-PC3-בתאי החירום על ידי טריסיזציה עבור 5 דקות. הוסף מדיה התרבות prewarmed, ולאחר מכן צנטריפוגה ב 150 x g עבור 3 דקות ולהיפטר supernatant.
    2. לספור את התאים של כל PC3-אפינפרין ו-PC3-פרמדיק באמצעות הומוציטוטומטר ולבודד סך של 2.5 x 104 של כל סוג תא עבור כל צלחת תרבות חדיר.
    3. ערבבו והשהה את שני סוגי התאים ב -2 מ ל של מדיית תרבות וזרע את התאים לתוך כל אחד מכלי התרבות הניתן לחדירות הגז.
    4. השאירו את מחזיק הצלחת כולו בחממה למשך הלילה כדי לצרף תאים.
    5. חטא את התקני PDMS באמצעות חשיפה UV לפחות 1 h ולעזוב בסביבה סטרילית.
  3. הקמת יחידת בקרה תרמית ומערכת אספקת גז
    1. כפי שמוצג באיור 3, להגדיר מערכת אספקת גז המורכבת הן CO2 ו O2 יחידות בקרה, משאבת גז, תא ערבוב גז, מכשיר אדים או בובלר, ושלושה סטים נפרדים של שסתומי גז ומאבחנים לחץ. פרטים נוספים ניתן למצוא בעבודה הקודמת שלנו12.
    2. להגדיר את שיתוף2 ו O2 יחידות הבקרה כגון שהם מתאימים את קצב ערבוב של הגז מ CO2 ו-N2 טנקים מקור O2 . לחילופין, כל מערכת אספקת גז המספקת גז תחת מצב normoxia יעבוד.
    3. ודא שהגז המשולב בחדר הערבוב ומחולל לחות על-ידי בובלר, כך שהלחות היחסית גדלה עד 85% (לקריאה מתוך צג לחות יחסית) וכי הגז מוביל לשלושה שסתומי גז עצמאיים עם ממדי לחץ כדי ל שליטה וניטור שיעור זרימת גז במחזיק הצלחת.
    4. מניחים את מחזיק לוחית כולה ביחידת הבקרה התרמית של הדגירה בשלב עם יחידות משנה חימום נפרד עבור המכסה ואת הצלחת התחתונה, עם כל היחידות להגדיר ב 37 ° c. לפרטים נוספים עיין ברשימת החומרים .
  4. התקנת מכשיר מיקרופלואידיג. לפרטים נוספים עיין ברשימת החומרים .
    1. לזהות את המרכיבים המפורטים של בעל 3-הצלחות היטב בסדר, כמו באיור 2. כל אחת משלוש הבארות זהות ועצמאית, עם זוג ערוצי גז לכל באר. בכל באר יש מחזיק גז חדיר החברה בעל יכולת, מחזיק שבב PDMS, מחזיק חלון זכוכית, וזוג של 35 מילימטר חלונות זכוכית. ניתן להרכיב רכיבים אלה באמצעות הברגים המצוידים.
      הערה: חלונות זכוכית להבטיח כי יש מרחב תרמי מבודד בין קרום התרבות חדיר מסוגל היטב כגון כי עיבוי מים לא מתרחשת עקב הבדלי טמפרטורה בממשק. שימו לב כי 3 בארות הם עצמאיים, ו 3 ניסויים ניתן לעשות בנפרד.
    2. מדיום התרבות לפני החום ב 37 ° c ו דגה בחדר ריק עבור 20 דקות.
    3. התייחס לאסימונים PDMS באמצעות מערכת פלזמה חמצן עבור 30 s כדי לשמור על hydrophilicity.
    4. . הגדר את מערכת המזרק טען שני מזרקים באיטיות עם מדיית צמיחה ושני מזרקים אחרים בעלי התעניינות מלאה (מדיה, מדיה עם סמים וכו '). לחבר כל מזרק בודד לצינורות 50 ס מ (0.020 "x 0.060" OD) על ידי מחט בגובה 23 גר' לתוך סיכת פלדה חלולה אחת. הכנס סיכת פלדה חלול לקצה השני של אבובים.
    5. הראשי אבובים ולהכניס את סיכת הפלדה לכל שבב PDMS דרך שכבת הסגירה. מלאו את שכבת האגירה והרטבת את תבנית שכבת הדפוס של PDMS עם מדיה. שכבת המאגר פועלת כמלכודת בועה על שבב כדי למנוע בועות אוויר מלקבל לתוך דפוס microfluidic.
    6. . העמיסו מזרק מ-mL עם מדיית תרבות לחבר את המזרק לצינורות 5 ס מ (0.020 "x 0.060" OD) באמצעות מחט של 23 גר' לתוך סיכת פלדה חלולה אחת. הכנס סיכת פלדה חלול לקצה השני של אבובים הממשלה אבובים.
    7. הכנס את סיכת הפלדה חלול לתוך החור במרכז של השבב, שם מדיה מוגזמת ניתן לחלץ מן השבב מאוחר יותר במהלך תהליך איטום השבב.
    8. כמו כל התקן PDMS דורש מזרקים 4 10 mL טעון על משאבת מזרק, טען 2 10 mL מזרקים לכל שבב בסיפון הקדמי. הניחו את שני המוזרקים האחרים בסיפון הנסיגה של מערכת המזרק.
    9. מניחים שבב ישירות על גבי קרום התרבות חדירות גז (עם תאים כבר דבקה הקרומים). על מנת למנוע בועות מיקרו הראפ בתבנית microflu, לחלק 1 מ ל של מדיה מראש ומגנטיות לתוך המנה התרבותית של 35 מ"מ גז חדיר לפני ההרכבה, ולאחר מכן לוודא כי השבב מתקרב למשטח הנוזלי עם זווית להטות 15 מעלות.
    10. מהדק את צלחת התרבות חדיר הדלק ואת הבאר של מחזיק את הכלים התרבות חדיר החקלאות עבור כל שבב, עם המחזיק שבב PDMS דוחף את המכשיר PDMS כלפי מטה.
    11. קלטת גיליון של החותם על גבי התקן PDMS ומלחציים עם מחזיק שבב PDMS כדי למנוע את השבב מייבוש.
    12. הגדר קצב זרימת מדיה מסביב למערך כדי להיות 20 μL/h.
    13. הגדר את כל הצלחת בחממה על הבמה בשלב המונע של מיקרוסקופ הפוך. לחבר את מערכת אספקת הגז לתעלות הגז והלחץ על קרום התרבות חדיר מסוגל גז נגד שבב PDMS מותקן כדי להבטיח איטום של המכשיר. לשמור על לחץ מד ב 0.2 psi (1.4 x 104 פא).
    14. באיטיות לחלץ מדיה מוגזמת בשבב באמצעות מזרק 1-mL מהחור במרכז. שימו לב לשבב מתחת למיקרוסקופ תוך חילוץ מדיה ולאחר מכן להפסיק חילוץ כאשר השבב אטום. איטום שבב צריך להיות ברור מאז חלק של התאים יהיה נמחץ על ידי מיקרו מבנים.
    15. חברו את יחידת חישת הטמפרטורה של החממה על הבמה לצלחת 3-היטב וה37 ° c.

4. תא יחיד לפקיעה הדמיה

  1. להגדיר תוכנת דימות ניצול מיקרוסקופ הפוך לרכישת תמונה בזמן הקפיצה. שים לב כי מיקרוסקופ פלורסנט הפוכה עם ממונע מלא x-y שלב, כפתור המיקוד, תריס, וקוביות מסנן נדרש עבור ניסוי EA.
  2. קביעת תצורה של תוכנה לרכישת תמונות על פני שני ערוצים בהגדלה 10x עבור כל שבב עם תמונה אוטומטית-תפרים לאחר סיבוב אחד של פוקוס אוטומטי. שים לב כי מערכות תיקון אוטומטי כמו פוקוס מושלם לא להבטיח איכות תמונה מספקת. מומלץ יותר ליצור משטח מיקוד מותאם אישית עבור רכישת תמונה ארוכת טווח מבוסס על פוקוס אוטומטי או פוקוס ידני על פני השבב.
  3. לקחת תמונות כל שעה ולהשאיר ניסוי פועל בסרגל הזמן של שבועות. הצג איכות תמונה על בסיס יומי ועדכן את משטח המיקוד במידת הצורך.
  4. הכינו את שבב ה-PDMS ומיכל התרבות החדיר לטיפול בגז לניתוח האימונולומידורף שלאחר מכן, כמתואר בעבר13.

5. עיבוד תמונה וניתוח

  1. עיבוד לאחר ניסיוני
    1. המרת תמונות לפורמט TIFF לעיבוד תמונה ומדידות באמצעות פיג'י/ImageJ.
    2. דחיסת קבצי TIFF כדי להקל על עיבוד תמונה נוסף.
  2. ניתוח פיג'י/דפוס
    1. כדי לזהות תאים, בצע ' חיסור רקע ' ו'ניתוח חלקיקים ' כדי לזהות כתמים בהירים של פלורסנט לאיתור מיקום התא וספירת תאים אוטומטיים.
    2. להשתמש בתוספים (מעקב ידני, כימוטקסיס, כלי הגירה, Trackmate) כדי לנתח את התנועתיות תאים והגירה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

אימות של צמיחת תאים אופטימליים בשבב
המטרה העיקרית של פלטפורמת הניסוי היא לשכפל רכיבים מרכזיים ואינטראקציות בסביבה מורכבת של גידולים מורכבים באופן מקיף, אך פשוט מספיק כדי לספק נתונים כמותיים, אמינים ומתכלים. מטרה זו יכולה להיות מושגת רק אם יש לנו שליטה מלאה על הגורמים הסביבתיים הפיזיים והביוכימיים. אנחנו חייבים להוציא את הגורמים הבלתי רצויים או למצוא דרך לשלב את הגורמים בלתי נשלט לתוך המודל הכמותי כדי לפרש כראוי את התנהגויות האוכלוסייה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

תרבות התא קונבנציונאלי פותחה כמעט לפני מאה שנה והוא נשאר המודל הנפוץ ביותר טרום קלינית במחקר ביו, למרות היכולת המוגבלת שלה מוכחת לחזות תוצאות קליניות סרטן17. דגמי בעלי חיים מציעים את הרלוונטיות הפיזיולוגית הגבוהה ביותר והדמיון הגנטי הסביר לבני האדם, אך זמן רב הכירו במגבלות משמעותיות בחיזוי התוצאות האנושיות18. בין כל הדגמים הקיימים פרה, סרטן מיקרופלואידיג-על שבב מודלים להיראות המועמד המבטיח ביותר כדי לספק את הצורך קליניות במחקר סרטן9,

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

אין קונפליקטים של עניין מוצהר.

תודות

עבודה זו נתמכת על ידי NSF PHY-1659940.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
10 מ"ל BD Luer-Lok קצה מזרקיםBD14-823-16E
אנטיביוטיקה-אנטי-פטרייתסיגמא-אולדריץ'A59551x אנטי
אנטי AZ 300 MIFMerck KGaA18441123163מפתח Photoresist
AZ1518Merck KGaAAZ1518Photoresist
AZ4330Merck KGaAAZ4330Photoresist
Cr Chromium EtchantSigma-Aldrich651826
סרום בקר עוברי (FBS)Life Technologies Corporation10437028
היידלברג DWL 66+ לייזרסרהיידלברג מכשיריםDWL66 +מסכת פוטו כתיבה
Hexamethyldisilazane (HMDS)Sigma-Aldrich379212לשיפור הידבקות פוטו-התנגדות
סיכות פלדה חלולותחדש אנגליה שפופרת קטנהNE-1300-01 . 025 OD .017 מזהה x .500 ארוך / סוג 304 WD מערכת חימום מלאה קשיחה
, צלחות מרובות בארות, K-Frameibidi10929חממה על הבמה 
Luer-Lok 23 G מחט חלוקהMcMaster-Carr75165A684לחיבור מזרקים וצינורות
צלחת Lumox 35Sarstedt94.6077.331צלחת תרבית תאים חדירה לגז
מסיר מיקרופוזיט 1165Dow חומרים אלקטרונייםמסיר מיקרופוזיט 1165חשפנית פוטו-התנגדות
Microseal B אוטם דבקBio-Radמעבדות MSB1001 דבק טבעת O של אוטם
(לאיטום צלחות Lumox)McMaster-Carr9452K114Dash No. 27; מזהה 1-5/16 אינץ' x 1-7/16 אינץ' OD; Duro 70
O-Ring (לאיטום חלונות זכוכית תחתונה)McMaster-Carr9452K74Dash No. 20; 7/8 אינץ' ID x 1 אינץ' OD; Duro 70
פלזמה-פרין פלזמה ניקוי/תחריט מערכתפלזמה מערכות פלזמטיות, Incפלזמה-פריןמערכת פלזמה חמצן
RPMI 1640Life Technologies Corporation11875-093
Samco RIE800iPB DRIESamcoRIE800iPBמערכת תחריט יונים תגובתיות עמוקה
Suss MA6 מיישר מסכותSUSS MicroTecMA6מיישר מסכות 
Sylgard 184 סיליקון אלסטומרפישר NC9285739מדעי PDMS אלסטומר
TePla M4L תחריט פלזמהPVA TePlaM4Lתחריט פלזמה
Trichloro-1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl-silane (PFOTS)Sigma-Aldrich448931לסילניזציה של פרוסות סיליקון
צינור מיקרובור Tygon (0.020 אינץ' x 0.060 אינץ' OD)Cole-ParmerEW-06419-01 למסירת מדיה
צינורות

מקורות

  1. Meacham, C. E., Morrison, S. J. Tumour heterogeneity and cancer cell plasticity. Nature. 501 (7467), 328-337 (2013).
  2. Whiteside, T. L. The tumor microenvironment and its role in promoting tumor growth. Oncogene. 27 (45), 5904-5912 (2008).
  3. Lambert, G., et al. An analogy between the evolution of drug resistance in bacterial communities and malignant tissues. Nature Reviews Cancer. 11 (5), 375-382 (2011).
  4. Tannock, I. F., Lee, C. M., Tunggal, J. K., Cowan, D. S., Egorin, M. J. Limited penetration of anticancer drugs through tumor tissue: a potential cause of resistance of solid tumors to chemotherapy. Clinical Cancer Research. 8 (3), 878-884 (2002).
  5. Grantab, R. H., Tannock, I. F. Penetration of anticancer drugs through tumour tissue as a function of cellular packing density and interstitial fluid pressure and its modification by bortezomib. BMC Cancer. 12, 214(2012).
  6. Fu, F., Nowak, M. A., Bonhoeffer, S. Spatial Heterogeneity in Drug Concentrations Can Facilitate the Emergence of Resistance to Cancer Therapy. PLoS Computational Biology. 11 (3), e1004142(2015).
  7. Bogorad, M. I., et al. In vitro microvessel models. Lab on a Chip. 15 (22), 4242-4255 (2015).
  8. Caballero, D., et al. Organ-on-chip models of cancer metastasis for future personalized medicine: From chip to the patient. Biomaterials. 149, 98-115 (2017).
  9. Caballero, D., Blackburn, S. M., De Pablo, M., Samitier, J., Albertazzi, L. Tumour-vessel-on-a-chip models for drug delivery. Lab on a Chip. 17 (22), 3760-3771 (2017).
  10. Zhang, Q., et al. Acceleration of emergence of bacterial antibiotic resistance in connected microenvironments. Science. 333 (6050), 1764-1767 (2011).
  11. Wu, A., et al. Ancient hot and cold genes and chemotherapy resistance emergence. Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (33), 10467-10472 (2015).
  12. Lin, K. C., et al. Epithelial and mesenchymal prostate cancer cell population dynamics on a complex drug landscape. Convergent Science Physical Oncology. 3 (4), 045001(2017).
  13. Lin, K. C., et al. The role of heterogeneous environment and docetaxel gradient in the emergence of polyploid, mesenchymal and resistant prostate cancer cells. Clinical & Experimental Metastasis. 36 (2), 97-108 (2019).
  14. Roca, H., et al. Transcription factors OVOL1 and OVOL2 induce the mesenchymal to epithelial transition in human cancer. PloS One. 8 (10), e76773(2013).
  15. Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
  16. Tinevez, J. Y., et al. Trackmate: An open and extensible platform for single-particle tracking. Methods. 115, 80-90 (2017).
  17. Caballero, D., et al. Organ-on-chip models of cancer metastasis for future personalized medicine: From chip to the patient. Biomaterials. 149, 98-115 (2017).
  18. Akhtar, A. The flaws and human harms of animal experimentation. Cambridge Quarterly of Healthcare Ethics. 24 (4), 407-419 (2015).
  19. Sontheimer-Phelps, A., Hassell, B. A., Ingber, D. E. Modelling cancer in microfluidic human organs-on-chips. Nature Reviews Cancer. 19 (2), 65-81 (2019).
  20. Bogorad, M. I., DeStefano, J., Karlsson, J., Wong, A. D., Gerecht, S., Searson, P. C. Review: in vitro microvessel models. Lab on a Chip. 15, 4242-4255 (2015).
  21. Zañudo, J. G. T., et al. Towards control of cellular decision-making networks in the epithelial-to-mesenchymal transition. Physical Biology. 16 (3), 031002(2019).
  22. Morris, R. J., et al. Bacterial population solitary waves can defeat rings of funnels. New Journal of Physics. 19 (3), 035002(2017).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

שבב סרטן מיקרופלואידייצירת מדרג תרופותדימוי בזמן אמתניתוח נדידת תאיםמעקב אחר דינמיקה של אוכלוסיותתרבית חדירה לגזיםאיטום שבב PDMSשיטת איטום בלחץניסוי ארוך טווח
הדור של מעברי מדרגות של סמים הטרוגנית ברחבי אוכלוסיות סרטן על מאיץ האבולוציה Microfluidic להתבוננות בזמן אמת
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.