היפוקסיה היא סימן ההיכר של microenvironment הגידול ממלא תפקיד מכריע בהתקדמות הסרטן. מאמר זה מתאר את תהליך הייצור של סרטן היפוקסי על שבב המבוסס על טכנולוגיית הדפסת תאים 3D כדי לשחזר פתולוגיה הקשורות היפוקסיה של סרטן.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
3D תא מודפס סרטן היפוקסי על שבב עבור recapitulating התקדמות פתולוגית של סרטן מוצק
* These authors contributed equally
במאמר זה
סיכום
תקציר
מיקרו-וירוס סרטן יש השפעה משמעותית על התקדמות המחלה. בפרט, היפוקסיה היא המניע העיקרי של הישרדות סרטן, פלישה, ו chemoresistance. למרות מספר מודלים במבחנה פותחו כדי ללמוד פתולוגיה סרטן הקשורות היפוקסיה, יחסי הגומלין המורכבים של microenvironment סרטן שנצפו vivo לא שוחזר עדיין בשל חוסר שליטה מרחבית מדויקת. במקום זאת, גישות biofabrication 3D הוצעו כדי ליצור מערכות מיקרופיזיולוגיות עבור חיקוי טוב יותר של אקולוגיה סרטן והערכה מדויקת טיפול נגד סרטן. בזאת, אנו מציעים גישה של הדפסת תאים בתלת-ממד כדי ליצור סרטן היפוקסי על שבב. הרכיבים מעוררי היפוקסיה בשבב נקבעו על סמך הדמיית מחשב של התפלגות החמצן. טבעות קונצנטריות סרטן סטרומה הודפסו באמצעות bioinks המכילים תאים גליובלסטומה ותאי אנדותל כדי לסכם סוג של סרטן מוצק. השבב וכתוצאה מכך הבין היפוקסיה מרכזית ממאירות בנסיבות מחמירות בסרטן עם היווצרות של סמנים פתופיזיולוגיים מייצגים. בסך הכל, הגישה המוצעת ליצירת מערכת מיקרופיזיולוגית מוצקה-סרטן-מימטית צפויה לגשר על הפער בין מודלים in vivo ו in vitro לחקר הסרטן.
מבוא
microenvironment סרטן הוא גורם קריטי המניע את התקדמות הסרטן. רכיבים מרובים, כולל רמזים ביוכימיים, ביופיזיים ותאית, קובעים את התכונות הפתולוגיות של סרטן. בין אלה, היפוקסיה קשורה קשר הדוק עם הישרדות סרטן, התפשטות, פלישה1. בשל הצמיחה הבלתי מוגבלת וחלוקה של תאים סרטניים, חומרים מזינים וחמצן מתרוקנים ברציפות, שיפוע היפוקסי נוצר. בתנאים של חמצן נמוך, תאים מפעילים גורם שעתוק היפוקסיה-בלתי ניתן להקרבה (HIF) הקשורים מפל מולקולרי. תהליך זה גורם לליבה נמקית, מפעיל שינויים מטבוליים, ויוזם היפרפלזיה של כלי דם וגרורות2,3. לאחר מכן, היפוקסיה בתאים סרטניים גורמת להרס של רקמות נורמליות שכנות. יתר על כן,....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. הדמיית מחשב של היווצרות שיפוע חמצן
-
יצירת מודל גיאומטריה תלת-ממדית להדפסת סרטן על שבב היפוקסי
- הפעל תוכנת CAD תלת-ממדית.
- שרטט את המודל הגיאומטרי של סרטן היפוקסי על שבב. לחץ על סקיצה ובחר את המישור הרצוי כדי לצייר את הגיאומטריה. עיין בציור (איור 2A) לקבלת קנה המידה של הפרטים של כל חלק.
- הגדר את עובי הגיאומטריה על ידי לחיצה על בוס/בסיס בולט תכונה. הזינו את העובי הרצוי (עיין באיור 2A)בתיבה הריקה ובחרו בסמל הסימון הירוק ליצירת הגיאומטריה בתלת-ממד.
הערה: הממד של הסרטן על שבב מוגדר בהתבסס על הנפחים הרצויים של מדיה הידרו....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
הסרטן ההיפוקסי על שבב פותח באמצעות טכנולוגיית הדפסת תאים תלת-ממדית בסיוע מחשב כדי לשחזר היפוקסיה ופתולוגיה הקשורה לסרטן (איור 1). הובלת חמצן וצריכתו היו מדומים באמצעות מודל הגיאומטריה 3D. השבב תוכנן בצורת טבעות קונצנטריות כדי לחקות את דיפוזיה ודלדול חמצן רדיאלי, ברקמות סרטן (איור 2A). לאחר הגדרת נפח הבקרה של מרחב שבו חמצן מפוזר ונצרך על ידי תאים, נקבעה צפיפות תאית מתאימה ליצירת היפוקסיה מרכזית באמצעות ניתוח אלמנטים סופיים חישוביי.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
במחקר זה, אנו מתארים את תהליך הייצור של סרטן היפוקסי על שבב המבוסס על טכנולוגיית הדפסת תאים 3D. היווצרות השיפוע ההיפוקסי בשבב המתוכנן נצפתה באמצעות הדמיות מחשב. הסביבה שיכולה לגרום לשיפוע היפוקסי הטרוגני שוחזרה באמצעות אסטרטגיה פשוטה המשלבת את מחסום חדיר הגז המודפס בתלת-ממד ואת כיסוי הזכוכית. התכונות הפתולוגיות הקשורות להיפוקסיה של גליובלסטומה, כולל פסאודופליסייד ואוכלוסייה קטנה של תאי גזע סרטניים, נתפסו מחדש בתנאי שיפוע היפוקסיים של השבב.
כדי לשפר את הפרודוקטיביות ואת יכולת החזרה, שני שלבי יי.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
למחברים אין גילויים.
תודות
מחקר זה נתמך על ידי קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) במימון משרד החינוך (מס ' 2020R1A6A1A03047902 ו- NRF-2018H1A2A1062091) וממשלת קוריאה (MSIT) (לא. NRF-2019R1C1C1009606 ו- NRF-2019R1A3A3005437).
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <תאים חזקים> | |||
| תאי אנדותל וריד טבורי אנושי | Promocell | C-12200 | |
| U-87 תאי MG | ATCC | ATCC HTB-14 | |
| <חזק>חד פעמי | |||
| 0.2 μ m מסנן מזרק | Sartorius | 16534-K | |
| 10 מ"ל מזרק חד פעמי | Jung Rim | 10 מ"ל 21G32 | |
| 10 מ"ל בקבוקון זכוכית | Hubena | A0039 | |
| 10 מ"ל קצה פיפטה סרולוגי | SPL lifescience | 91010 | |
| 15 מ"ל צינור חרוטי | SPL lifescience | 50015 | |
| 18G מחט פלסטיק | מוסאשי הנדסה | PN-18G-B | |
| 20G פלסטיק מחודד קצה חלוקה | מוסאשי הנדסה | TPND-20G-U | |
| 22x50 כיסוי זכוכית | MARIENFIELD | 0101142 | |
| 25 מ"ל קצה פיפטה סרולוגי | SPL lifescience | 90125 | |
| 3 מ"ל מזרקים חד פעמיים | HENKE-JET | 4020-X00V0 | |
| 40 ומיקרו; m מסננת תאים | Falcon | 352360 | |
| 5 מ"ל קצה פיפטה סרולוגי | SPL מדעי החיים | 91005 | |
| 50 מ"ל צינור חרוטי | SPL lifescience | 50050 | |
| 50 מ"ל קצה פיפטה סרולוגי | SPL lifescience | 90150 | |
| 50N זרבובית דיוק | מוסאשי הנדסה | HN-0.5ND | |
| רדיד אלומיניום | SINKWANG | ||
| טיפים נימיים | Gilson | CP1000 | |
| מגרד תאים | SPL lifescience | 90030 | |
| צלחת קונפוקלית | SPL lifescience | 200350 | |
| Parafilm | Bemis | PM996 | |
| שקופית היסטולוגיה מצופה מראש | MATSUNAMI | MAS-11 | |
| מאגר | SPL lifescience | 23050 | |
| T-75 בקבוק תרבית תאים | SPL lifescience | 70075 | |
| <חזק>ציוד | |||
| 3DX מדפסת | T& R Biofab | ||
| Autoclave | JEIOTECH | AC-12 | |
| צנטריפוגר | Cyrozen | 1580MGR | |
| מיקרוסקופ לייזר קונפוקלי | Olympus Life Science | FV 1000 | |
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי | FISHER SCEINTIFIC | O221S366 | |
| מלקחיים | קוריאה Ace Scientific | HC.203-30 | |
| ספירת ידיים מונה | KTRIO | ||
| Hemocytometer | MARIENFIELD | 0650030 | |
| חממה | Panasonic | MCO-170AIC | |
| ארון זרימה למינרית | DAECHUNG SCIENCE | CB-BMMS C-001 | |
| מזרק מתכת | IWASHITA הנדסה | SUS BARREL 10CC | |
| מספריים הפעלה | Hirose | HC.13-122 | |
| תנור | JEIOTECH | OF-12, H070023 | |
| פיפטה תזוזה חיובית | NJ05652 | GILSON | |
| SAMSUNG | CRFD-1141 | ||
| Voltex Mixer | DAIHAN Scientific | VM-10 | |
| אמבט מים | DAIHAN SCIENTIFIC | WB-11 | |
| מטהר מים | WASSER LAB | DI-GR | |
| <חזק>חומרים | |||
| 0.25% טריפסין-EDTA | Gibco | 25200-072 | |
| 10x PBS | אינטרון | IBS-BP007a | |
| 4% פרפורמלדהיד | ביוססאנג | ||
| 70% אתנול | Daejung | 4018-4410 | |
| נוגדן נגד CD31 | Abcam | ab28364 | |
| נוגדן נגד HIF-1 אלפא | Abcam | ab16066 | |
| נוגדן נגד SHMT2 / SHMT Abcam | ab88664 | ||
| נוגדן Anti-SOX2 | Abcam | ab75485 | |
| סרום בקר אלבומין | תרמו מדעי | J10857-22 | |
| קולגן מעור חזיר | Dalim tissen | PC-001-1g | |
| DAPI (4',6- Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) | Thermofisher | D1306 | |
| צמיחת תאי אנדותל Medium-2 | Promocell | C22011 | |
| סרום בקר עוברי | Gibco | 12483-020 | |
| נוגדן משני נגד עכבר עיזים IgG (H+L) נספג צולב, Alexa Fluor 488 | Theromofisher | A-11001 | |
| עז נגד ארנב IgG (H+L) נספג צולב משני נוגדן, Alexa Fluor 594 | Theromofisher | A-11012 | |
| Dulbecco עתיר גלוקוז s Modified Eagle Medium (DMEM) | Hyclone | SH30243-0 | |
| חומצה הידרוכלורית | Sigma-Aldrich | 311413-100ML | |
| ערכת בדיקה חיה/מתה | Invitrogen | L3224 | |
| Mouse IgG1, kappa monoclonal [15-6E10A7] - בקרת איזוטיפ | Abcam | ab170190 | |
| פניצילין/סטרפטומיצין | Gibco | 15140-122 | |
| פנול אדום פתרון | סיגמא-אולדריץ' | P0290-100ML | |
| פולי (אתילן-ויניל אצטט) | Poly science | 06108-500 | |
| Polydimethylsiloxane | Dowhitech | sylgard 184 | |
| Rabbit IgG, פוליקלונלי - בקרת איזוטיפ | Abcam | ab37415 | |
| תמיסת נתרן הידרוקסיד | Samchun | S0610 | |
| Triton X-100 | Biosesang | TRI020-500-50 | |
| טריפן כחול | סיגמא-אולדריץ' | T8154 | |
| Software | |||
| COMSOL Multiphysics 3.5a | COMSOL AB | ||
| IMS beamer | תוכנה פנימית | ||
| SolidWorks Package | Dassault Systems SolidWorks Corporation |
מקורות
- Jing, X., et al. Role of hypoxia in cancer therapy by regulating the tumor microenvironment. Molecular Cancer. 18 (1), 157(2019).
- Al Tameemi, W., Dale, T. P., Al-Jumaily, R. M. K., Forsyth, N. R. Hypoxia-modified cancer cell metabolism. Frontiers in Ce....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
