מאמר שיטה

3D תא מודפס סרטן היפוקסי על שבב עבור recapitulating התקדמות פתולוגית של סרטן מוצק

DOI:

10.3791/61945

⸱

5 בינואר 2021

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 2Department of Creative IT Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 3Department of Rural and Biosystems Engineering, College of Agriculture and Life Sciences, Chonnam National University

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. הדמיית מחשב של היווצרות שיפוע חמצן

  1. יצירת מודל גיאומטריה תלת-ממדית להדפסת סרטן על שבב היפוקסי
    1. הפעל תוכנת CAD תלת-ממדית.
    2. 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.
    3. 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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין גילויים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
<תאים חזקים>
תאי אנדותל וריד טבורי אנושיPromocellC-12200
U-87 תאי MGATCCATCC HTB-14
<חזק>חד פעמי
0.2 μ m מסנן מזרקSartorius16534-K
10 מ"ל מזרק חד פעמיJung Rim10 מ"ל 21G32
10 מ"ל בקבוקון זכוכיתHubenaA0039
10 מ"ל קצה פיפטה סרולוגיSPL lifescience91010
15 מ"ל צינור חרוטיSPL lifescience50015
18G מחט פלסטיקמוסאשי הנדסהPN-18G-B
20G פלסטיק מחודד קצה חלוקהמוסאשי הנדסהTPND-20G-U
22x50 כיסוי זכוכיתMARIENFIELD0101142
25 מ"ל קצה פיפטה סרולוגיSPL lifescience90125
3 מ"ל מזרקים חד פעמייםHENKE-JET4020-X00V0
40 ומיקרו; m מסננת תאיםFalcon352360
5 מ"ל קצה פיפטה סרולוגיSPL מדעי החיים91005
50 מ"ל צינור חרוטיSPL lifescience50050
50 מ"ל קצה פיפטה סרולוגיSPL lifescience90150
50N זרבובית דיוקמוסאשי הנדסהHN-0.5ND
רדיד אלומיניוםSINKWANG
טיפים נימייםGilsonCP1000
מגרד תאיםSPL lifescience90030
צלחת קונפוקליתSPL lifescience200350
ParafilmBemisPM996
שקופית היסטולוגיה מצופה מראשMATSUNAMIMAS-11
מאגרSPL lifescience23050
T-75 בקבוק תרבית תאיםSPL lifescience70075
<חזק>ציוד
3DX מדפסתT& R Biofab
AutoclaveJEIOTECHAC-12
צנטריפוגרCyrozen1580MGR
מיקרוסקופ לייזר קונפוקליOlympus Life ScienceFV 1000
מיקרוסקופ פלואורסצנטיFISHER SCEINTIFICO221S366
מלקחייםקוריאה Ace ScientificHC.203-30
ספירת ידיים מונהKTRIO
HemocytometerMARIENFIELD0650030
חממהPanasonicMCO-170AIC
ארון זרימה למינריתDAECHUNG SCIENCECB-BMMS C-001
מזרק מתכתIWASHITA הנדסהSUS BARREL 10CC
מספריים הפעלהHiroseHC.13-122
תנורJEIOTECHOF-12, H070023
פיפטה תזוזה חיוביתNJ05652GILSON
SAMSUNGCRFD-1141
Voltex MixerDAIHAN ScientificVM-10
אמבט מיםDAIHAN SCIENTIFICWB-11
מטהר מיםWASSER LABDI-GR
<חזק>חומרים
0.25% טריפסין-EDTAGibco25200-072
10x PBSאינטרוןIBS-BP007a
4% פרפורמלדהידביוססאנג
70% אתנולDaejung4018-4410
נוגדן נגד CD31Abcamab28364
נוגדן נגד HIF-1 אלפאAbcamab16066
נוגדן נגד SHMT2 / SHMT Abcamab88664
נוגדן Anti-SOX2Abcamab75485
סרום בקר אלבומיןתרמו מדעיJ10857-22
קולגן מעור חזירDalim tissenPC-001-1g
DAPI (4',6- Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride)ThermofisherD1306
צמיחת תאי אנדותל Medium-2PromocellC22011
סרום בקר עובריGibco12483-020
נוגדן משני נגד עכבר עיזים IgG (H+L) נספג צולב, Alexa Fluor 488TheromofisherA-11001
עז נגד ארנב IgG (H+L) נספג צולב משני נוגדן, Alexa Fluor 594TheromofisherA-11012
Dulbecco עתיר גלוקוז s Modified Eagle Medium (DMEM)HycloneSH30243-0
חומצה הידרוכלוריתSigma-Aldrich311413-100ML
ערכת בדיקה חיה/מתהInvitrogenL3224
Mouse IgG1, kappa monoclonal [15-6E10A7] - בקרת איזוטיפAbcamab170190
פניצילין/סטרפטומיציןGibco15140-122
פנול אדום פתרוןסיגמא-אולדריץ'P0290-100ML
פולי (אתילן-ויניל אצטט) Poly science06108-500
PolydimethylsiloxaneDowhitechsylgard 184
Rabbit IgG, פוליקלונלי - בקרת איזוטיפAbcamab37415
תמיסת נתרן הידרוקסידSamchunS0610
Triton X-100BiosesangTRI020-500-50
טריפן כחולסיגמא-אולדריץ'T8154
Software
COMSOL Multiphysics 3.5aCOMSOL AB
IMS beamerתוכנה פנימית
SolidWorks PackageDassault Systems SolidWorks Corporation
מקרר

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Jing, X., et al. Role of hypoxia in cancer therapy by regulating the tumor microenvironment. Molecular Cancer. 18 (1), 157(2019).
  2. 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

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

PDMSPEVAHIF1 AlphaSHMT2SOX2

מאמרים קשורים