Method Article

פלטפורמת שבבים מיקרופלואידית קלינית לבידוד תאי גידול רב-תכליתיים במחזור הדם

DOI:

10.3791/64674

⸱

October 13th, 2023

 ,  ,  ,  ,  , 
1School of Microelectronics and Data Science, Anhui University of Technology, 2Shanghai Key Laboratory of Multidimensional Information Processing, East China Normal University, 3School of Chemistry and Chemical Engineering, Anhui University of Technology, 4Department of Medical Oncology, Changzheng Hospital

In This Article

Summary

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

השבב המיקרופלואידי הקליני הוא טכניקת ניתוח ביו-רפואית חשובה המפשטת עיבוד מקדים של דגימות דם קליניות של מטופלים ומכתימה באופן אימונופלואורסצנטי תאי גידול במחזור הדם (CTCs) באתרם על השבב, ומאפשרת זיהוי וזיהוי מהירים של CTC יחיד.

Abstract

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

תאי גידול במחזור הדם (CTCs) משמעותיים בפרוגנוזה של סרטן, אבחון וטיפול נגד סרטן. ספירת CTC חיונית בקביעת מחלת המטופל מכיוון ש- CTCs הם נדירים והטרוגניים. CTCs מנותקים מהגידול הראשוני, נכנסים למערכת זרימת הדם, ועלולים לגדול באתרים מרוחקים, ובכך לשלוח גרורות לגידול. מכיוון ש- CTCs נושאים מידע דומה לגידול הראשוני, בידוד CTC ואפיון לאחר מכן יכולים להיות קריטיים בניטור ואבחון סרטן. הספירה, שינוי האהדה והצביעה האימונופלואורסצנטית הקלינית של CTCs נדירים הן שיטות רבות עוצמה לבידוד CTC מכיוון שהן מספקות את האלמנטים הדרושים עם רגישות גבוהה. שבבים מיקרופלואידים מציעים שיטת ביופסיה נוזלית ללא כל כאב עבור החולים. בעבודה זו, אנו מציגים רשימה של פרוטוקולים עבור שבבים מיקרופלואידים קליניים, פלטפורמת בידוד CTC רב-תכליתית, המשלבים מערך של פונקציות ושירותים הדרושים להפרדה, ניתוח ואבחון מוקדם של CTC, ובכך מאפשרים ניתוח ביומולקולרי וטיפול בסרטן. התוכנית כוללת ספירת תאי גידול נדירים, עיבוד מקדים קליני של דם המטופל, הכולל ליזה של תאי דם אדומים, ובידוד והכרה של CTCs באתרם על שבבים מיקרופלואידים. התוכנית מאפשרת ספירה מדויקת של תאי גידול או CTCs. בנוסף, התוכנית כוללת כלי המשלב בידוד CTC עם שבבים מיקרופלואידים רב-תכליתיים וזיהוי אימונופלואורסצנטי באתרו על השבבים, ולאחר מכן אנליזה ביומולקולרית.

Introduction

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

תאי גידול במחזור הדם (CTCs) משמעותיים בפרוגנוזה של סרטן, אבחון וטיפול נגד סרטן. ספירת CTC חיונית מכיוון ש- CTCs הם נדירים והטרוגניים. הספירה, שינוי האהדה והצביעה האימונופלואורסצנטית הקלינית של CTCs נדירים הן טכניקות רבות עוצמה לבידוד CTC מכיוון שהן מציעות את האלמנטים הדרושים עם רגישות גבוהה1. מספר נדיר של תאי גידול מעורבבים עם דם נורמלי מחקה באופן הדוק דם חולה אמיתי מאז 2-3 מ"ל של דם חולה אמיתי מכיל רק 1-10 CTCs. כדי לפתור בעיה ניסיונית קריטית, במקום להשתמש במספר גדול של תאי גידול שהוכנסו ל-PBS או מעורבבים עם דם רגיל, השימוש במספר נדיר של תאי גידול מספק לנו מספר נמוך של תאי דם, שהוא קרוב יותר למציאות בעת ביצוע ניסוי.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

דגימות דם של מטופלים סופקו על ידי בית החולים Longhua המסונף לאוניברסיטה הרפואית של שנחאי.הפרוטוקול עוקב אחר הנחיות ועדת האתיקה של המחקר האנושי של בית החולים השלישי של אוניברסיטת פקין. התקבלה הסכמה מדעת מהמטופלים לשימוש בדגימות למטרות מחקר.

1. ניסוי מקדים לבדיקת יעילות הלכידה עם תאי גידול בתרבית

  1. תרבית את תאי הגידול MCF-7, MDA-MB-231 ו-HeLa לקביעת יעילות הלכידה. לדלל את תרחיף תאי הגידול, לספור את מספר תאי הגידול ולחזור על הפעולה עד לקבלת מספר התאים הרצוי ב 1 מ"ל של PBS.
    1. תרבית את התאים בבקבוק תרבית תאים עם מספר תא התחלתי של ~ 1 x 105 תאים ב 1 מ"ל של מדיום הנשר של Dulbecco שונה (DMEM) בתוספת 10% נסיו....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

ההתקנה כולה כוללת משאבת מזרק, מזרק ושבב מיקרופלואידי. תרחיף התא במזרק מחובר למשאבת המזרק, ותרחיף התא מוכנס לשבב המיקרופלואיד כדי ללכוד את התאים. יעילות הלכידה של כל השבבים המיקרופלואידים שנוצלו הייתה בסביבות 90% ומעלה. עבור שבב הגל, תכננו מיקרו-מבנים עם פערים מגוונים. המרווחים הקטנים משמשים ללכידת CTCs, והמרווחים הגדולים משמשים להאצת קצב הזרימה. מתלה התא זורם במהירות באזורי הפער הגדול. ההחמצות נוטות להיתפס על ידי הפערים הקטנים במערך16 שלאחר מכן. עבור שבבי אליפסה, תכננו רווחי קו במקום רווחי נקודה כ.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

לפרוגנוזה ולאבחון מוקדם של סרטן יש השפעה משמעותית על הטיפול בסרטן1. בידוד CTC עם שבבים מיקרופלואידים מציע ביופסיה נוזלית ללא פלישה. עם זאת, CTCs הם נדירים ביותר והטרוגניים בדם1, מה שהופך את זה למאתגר לבודד CTCs. CTCs יש תכונות דומות למקורות הגידול המקוריים שממנו הם מגיעים. לפיכך, CTCs ממלאים תפקיד חיוני בגרורות סרטניות1.

הפרוטוקול המוצע מאפשר ניתוח מלא של בידוד CTC עם השבב המיקרופלואידי. הפרוטוקול כולל את כל נהלי המפתח הק.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

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

עבודת מחקר זו נתמכה על ידי קרן Anhui למדעי הטבע של סין (1908085MF197, 1908085QB66), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (21904003), פרויקט המחקר המדעי של ועדת החינוך של טיאנג'ין (2018KJ154), תוכנית המחקר המחוזית למדעי הטבע של מוסדות להשכלה גבוהה במחוז אנחווי (KJ2020A0239), ומעבדת המפתח של שנחאי לעיבוד מידע רב-ממדי, מעבדת המפתח של מזרח סין למידע רב-ממדי עיבוד, אוניברסיטת מזרח סין הרגילה (MIP20221).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Calcein AMBIOTIUM80011
פיפטות מיקרו-נימיות מכוילותSigma- AldrichP0799
CD45-PEBD Biosciences560975
CK-FITCBD Biosciences347653נוגדן חד שבטי ציטוקרטין
DMEMHyCloneSH30081.05
סרום בקר עוברי (FBS)GIBCO, ארה"ב26140
Hoechst 33342בדיקות מולקולריות, Solarbio Corp., סיןC0031
פניצילין-סטרפטומיציןYing ביוטכנולוגיה אמינה, סין
ליזה של תאי דם אדומים (RBCL)Solarbio, בייג'ינגR1010

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chen, H., et al. Highly-sensitive capture of circulating tumor cells using micro-ellipse filters. Scientific Reports. 7 (1), 610(2017).
  2. World Health Organization Cancer report. , Available from: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cancer (2022).
  3. Pantel, K., Brakenhoff, R. H., Brandt, B.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Circulating Tumor CellsMicrofluidic ChipCTC IsolationLiquid BiopsyTumor Cell EnumerationImmunofluorescence StainingAffinity ModificationBlood PreprocessingCapture EfficiencyEpithelial Cell Adhesion

Related Articles