Name: כימות המיקרו-סביבה של גידול גרורתי במוח באמצעות דגם תלת-מימד של שבב איבר-און-איי, למידת מכונה וטומוגרפיה קונפוקלית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-08-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 53 s
Description: חקור כימות מיקרו-סביבה גרורתית במוח באמצעות טומוגרפיה קונפוקלית ולמידת מכונה בשבב איבר-און-איי. שיטה זו מאפשרת ניתוח התנהגות תאי סרטן חיים ופיתוח כלי אבחון לגרורות מוח.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים למעבדת סטיג, במכון הלאומי לסרטן על תרומתם הנדיבה של תאי MDA-MB-231-BR-GFP. מיקרוסקופית Confocal בוצע המכון הביו-פנים של אוניברסיטת מישיגן (BI). ציתימטריית זרימה בוצעה באוניברסיטת מישיגן זרימה Cytometry Core. וקטורים ויראליים נוצרו על ידי אוניברסיטת מישיגן וקטור Core. אנו גם מודים לקלי קידוול על ההדרכה בניתוח סטטיסטי של נתונים אלה.
מימון:
C.R.O. נתמך חלקית על ידי מלגת הדרכה NIH T-32 (T32CA009676) ו 1R21CA245597-01. T.M.W. נתמך חלקית על ידי 1R21CA245597-01 והמרכז הלאומי לקידום מדעי התרגום של המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר UL1TR002240. מימון חומרים ואפיון סופק על ידי המכון הלאומי לסרטן של המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר 1R21CA245597-01, P30CA046592, 5T32CA009676-23, CA196018, AI116482, קרן METAvivor, והקרן לחקר סרטן השד. התוכן הוא אך ורק באחריות המחברים ואינו מייצג בהכרח את השקפותיהם הרשמיות של המכונים הלאומיים לבריאות

<ol><li>Rastogi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Palliation+of+Brain+Metastases%3A+Analysis+of+Prognostic+Factors+Affecting+Overall+Survival%5BTitle%5D)+AND+%22Indian+Journal+of+Palliative+Care%22%5BJournal%5D)">Palliation of Brain Metastases: Analysis of Prognostic Factors Affecting Overall Survival.</a> Indian Journal of Palliative Care. 24 (3), 308-312 (2018).</li>
<li>Wang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Clinicopathological+features+and+survival+outcomes+of+patients+with+different+metastatic+sites+in+stage+IV+breast+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Cancer%22%5BJournal%5D)">The Clinicopathological features and survival outcomes of patients with different metastatic sites in stage IV breast cancer.</a> BMC Cancer. 19 (1), 1091(2019).</li>
<li>Valster, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+migration+and+invasion+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Cell migration and invasion assays.</a> Methods. 37 (2), 208-215 (2005).</li>
<li>Eccles, S. A., Box, C., Court, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+migration%2Finvasion+assays+and+their+application+in+cancer+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+Annual+Review%22%5BJournal%5D)">Cell migration/invasion assays and their application in cancer drug discovery.</a> Biotechnology Annual Review. 11, 391-421 (2005).</li>
<li>Brekhman, V., Neufeld, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+asymmetric+3D+in-vitro+assay+for+the+study+of+tumor+cell+invasion%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Cancer%22%5BJournal%5D)">A novel asymmetric 3D in-vitro assay for the study of tumor cell invasion.</a> BMC Cancer. 9, 415(2009).</li>
<li>Chen, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boyden+chamber+assay%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Boyden chamber assay.</a> Methods in Molecular Biology. 294, 15-22 (2005).</li>
<li>Poissonnier, A., Legembre, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boyden+Chamber+Assay+to+Study+of+Cell+Migration+Induced+by+Metalloprotease+Cleaved-CD95L%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Boyden Chamber Assay to Study of Cell Migration Induced by Metalloprotease Cleaved-CD95L.</a> Methods in Molecular Biology. 1557, 117-123 (2017).</li>
<li>Li, X., Yang, H., Huang, H., Zhu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CELLCOUNTER%3A+novel+open-source+software+for+counting+cell+migration+and+invasion+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Research+International%22%5BJournal%5D)">CELLCOUNTER: novel open-source software for counting cell migration and invasion in vitro.</a> BioMed Research International. 2014, 863564(2014).</li>
<li>Little, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((IL-4%2FIL-13+Stimulated+Macrophages+Enhance+Breast+Cancer+Invasion+Via+Rho-GTPase+Regulation+of+Synergistic+VEGF%2FCCL-18+Signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Oncology%22%5BJournal%5D)">IL-4/IL-13 Stimulated Macrophages Enhance Breast Cancer Invasion Via Rho-GTPase Regulation of Synergistic VEGF/CCL-18 Signaling.</a> Frontiers in Oncology. 9, 456(2019).</li>
<li>Allen, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macrophages+Enhance+Migration+in+Inflammatory+Breast+Cancer+Cells+via+RhoC+GTPase+Signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Macrophages Enhance Migration in Inflammatory Breast Cancer Cells via RhoC GTPase Signaling.</a> Scientific Reports. 6, 39190(2016).</li>
<li>Bhatia, S. N., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+organs-on-chips%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Microfluidic organs-on-chips.</a> Nature Biotechnology. 32 (8), 760-772 (2014).</li>
<li>Huh, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstituting+organ-level+lung+functions+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Reconstituting organ-level lung functions on a chip.</a> Science. 328 (5986), 1662-1668 (2010).</li>
<li>Chen, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-cell+Migration+Chip+for+Chemotaxis-based+Microfluidic+Selection+of+Heterogeneous+Cell+Populations%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Single-cell Migration Chip for Chemotaxis-based Microfluidic Selection of Heterogeneous Cell Populations.</a> Scientific Reports. 5, 9980(2015).</li>
<li>Choi, Y. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cancer-associated+fibroblast+promote+transmigration+through+endothelial+brain+cells+in+three-dimensional+in+vitro+models%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Cancer%22%5BJournal%5D)">Cancer-associated fibroblast promote transmigration through endothelial brain cells in three-dimensional in vitro models.</a> International Journal of Cancer. 135 (9), 2024-2033 (2014).</li>
<li>Takeshita, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vitro+blood-brain+barrier+model+combining+shear+stress+and+endothelial+cell%2Fastrocyte+co-culture%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">An in vitro blood-brain barrier model combining shear stress and endothelial cell/astrocyte co-culture.</a> Journal of Neuroscience Methods. 232, 165-172 (2014).</li>
<li>Kienast, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+imaging+reveals+the+single+steps+of+brain+metastasis+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Real-time imaging reveals the single steps of brain metastasis formation.</a> Nature Medicine. 16 (1), 116-122 (2010).</li>
<li>Schroeder, W., Martin, K., Lorenson, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchroeder%2C+W+%22The+Visualization+Toolkit.+4th+edn%22">The Visualization Toolkit. 4th edn</a>. , Kitware. (2006).</li>
<li>Wells, W. M., Grimson, W. L., Kikinis, R., Jolesz, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+segmentation+of+MRI+data%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Adaptive segmentation of MRI data.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 15 (4), 429-442 (1996).</li>
<li>Agarwal, S. K., Singh, S., Ghuman, S. S., Sharma, S., Lahiri, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiological+assessment+of+the+Indian+children+with+congenital+sensorineural+hearing+loss%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Otolaryngology%22%5BJournal%5D)">Radiological assessment of the Indian children with congenital sensorineural hearing loss.</a> International Journal of Otolaryngology. 2014, 808759(2014).</li>
<li>Mansfield, P., Maudsley, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medical+imaging+by+NMR%5BTitle%5D)+AND+%22The+British+Journal+of+Radiology%22%5BJournal%5D)">Medical imaging by NMR.</a> The British Journal of Radiology. 50 (591), 188-194 (1977).</li>
<li>Plewes, D. B., Kucharczyk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physics+of+MRI%3A+a+primer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance+Imaging%22%5BJournal%5D)">Physics of MRI: a primer.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 35 (5), 1038-1054 (2012).</li>
<li>Batteux, C., Haidar, M. A., Bonnet, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-Printed+Models+for+Surgical+Planning+in+Complex+Congenital+Heart+Diseases%3A+A+Systematic+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pediatrics%22%5BJournal%5D)">3D-Printed Models for Surgical Planning in Complex Congenital Heart Diseases: A Systematic Review.</a> Frontiers in Pediatrics. 7, 23(2019).</li>
<li>Thibault, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+for+surgical+planning+in+patients+with+breast+cancer+who+undergo+preoperative+chemotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Roentgenology%22%5BJournal%5D)">MRI for surgical planning in patients with breast cancer who undergo preoperative chemotherapy.</a> American Journal of Roentgenology. 183 (4), 1159-1168 (2004).</li>
<li>Oliver, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+platform+for+artificial+intelligence+based+identification+of+the+extravasation+potential+of+cancer+cells+into+the+brain+metastatic+niche%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A platform for artificial intelligence based identification of the extravasation potential of cancer cells into the brain metastatic niche.</a> Lab on a Chip. 19 (7), 1162-1173 (2019).</li>
<li>Gril, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+astrocytic+S1P3+signaling+modulates+the+blood-tumor+barrier+in+brain+metastases%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Reactive astrocytic S1P3 signaling modulates the blood-tumor barrier in brain metastases.</a> Nature Communications. 9 (1), 2705(2018).</li>
<li>Badilescu, S., Packirisamy, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBadilescu%2C+S+%22BioMEMS%3A+Science+And+Engineering+Perspectives%22">BioMEMS: Science And Engineering Perspectives</a>. , Taylor & Francis/CRC Press. (2011).</li>
<li>Liu, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLiu%2C+C+%22Foundations+of+MEMS.+2nd+edn%22">Foundations of MEMS. 2nd edn</a>. , Prentice Hall. (2012).</li>
<li>Booth, R., Kim, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+microfluidic+in+vitro+model+of+the+blood-brain+barrier+%28muBBB%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Characterization of a microfluidic in vitro model of the blood-brain barrier (muBBB).</a> Lab on a Chip. 12 (10), 1784-1792 (2012).</li>
<li>Lockman, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+blood-tumor+barrier+permeability+determines+drug+efficacy+in+experimental+brain+metastases+of+breast+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous blood-tumor barrier permeability determines drug efficacy in experimental brain metastases of breast cancer.</a> Clinical Cancer Research. 16 (23), 5664-5678 (2010).</li>
<li>Ryan Oliver, C., W, T. M. Con-tom: A Jupyter Notebook for Analyzing the tumor micro-environment in confocal images. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRyan+Oliver%2C+C+%22Zenodo%22">Zenodo</a>. , Version 0.8, 3825719 (2020).</li>
<li>Lorensen, W. E., Johnson, C., Kasik, D., Whitton, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((History+of+the+Marching+Cubes+Algorithm%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Computer+Graphics+and+Applications%22%5BJournal%5D)">History of the Marching Cubes Algorithm.</a> IEEE Computer Graphics and Applications. 40 (2), 8-15 (2020).</li>
<li>Kleinbaum, D. G., Kupper, L. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKleinbaum%2C+DG+%22Applied+regression+analysis+and+other+multivariable+methods%22">Applied regression analysis and other multivariable methods</a>. , Duxbury Press. (1978).</li>
<li>Berg, M. d <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBerg%2C+Md+%22Computational+geometry+%3A+algorithms+and+applications%2C+2nd+rev.+edn%22">Computational geometry : algorithms and applications, 2nd rev. edn</a>. , Springer. (2000).</li>
<li>Esch, M. B., Post, D. J., Shuler, M. L., Stokol, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+in+vitro+endothelial+linings+grown+within+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering+Part+A%22%5BJournal%5D)">Characterization of in vitro endothelial linings grown within microfluidic channels.</a> Tissue Engineering Part A. 17 (23-24), 2965-2971 (2011).</li>
<li>Brinkley, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variations+in+cell+form+and+cytoskeleton+in+human+breast+carcinoma+cells+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Variations in cell form and cytoskeleton in human breast carcinoma cells in vitro.</a> Cancer Research. 40 (9), 3118-3129 (1980).</li>
<li>Eigenmann, D. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+of+four+immortalized+human+brain+capillary+endothelial+cell+lines%2C+hCMEC%2FD3%2C+hBMEC%2C+TY10%2C+and+BB19%2C+and+optimization+of+culture+conditions%2C+for+an+in+vitro+blood-brain+barrier+model+for+drug+permeability+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Fluids+and+Barriers+of+the+Central+Nervous+System%22%5BJournal%5D)">Comparative study of four immortalized human brain capillary endothelial cell lines, hCMEC/D3, hBMEC, TY10, and BB19, and optimization of culture conditions, for an in vitro blood-brain barrier model for drug permeability studies.</a> Fluids and Barriers of the Central Nervous System. 10 (1), 33(2013).</li>
<li>Griep, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BBB+on+chip%3A+microfluidic+platform+to+mechanically+and+biochemically+modulate+blood-brain+barrier+function%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Microdevices%22%5BJournal%5D)">BBB on chip: microfluidic platform to mechanically and biochemically modulate blood-brain barrier function.</a> Biomedical Microdevices. 15 (1), 145-150 (2013).</li>
<li>Weksler, B., Romero, I. A., Couraud, P. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hCMEC%2FD3+cell+line+as+a+model+of+the+human+blood+brain+barrier%5BTitle%5D)+AND+%22Fluids+and+Barriers+of+the+Central+Nervous+System%22%5BJournal%5D)">The hCMEC/D3 cell line as a model of the human blood brain barrier.</a> Fluids and Barriers of the Central Nervous System. 10 (1), 16(2013).</li>
<li>Dello Russo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+microglial+HMC3+cell+line%3A+where+do+we+stand%3F+A+systematic+literature+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroinflammation%22%5BJournal%5D)">The human microglial HMC3 cell line: where do we stand? A systematic literature review.</a> Journal of Neuroinflammation. 15 (1), 259(2018).</li>
<li>Dun, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteotranscriptomic+Profiling+of+231-BR+Breast+Cancer+Cells%3A+Identification+of+Potential+Biomarkers+and+Therapeutic+Targets+for+Brain+Metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+%26+Cellular+Proteomics%22%5BJournal%5D)">Proteotranscriptomic Profiling of 231-BR Breast Cancer Cells: Identification of Potential Biomarkers and Therapeutic Targets for Brain Metastasis.</a> Molecular & Cellular Proteomics. 14 (9), 2316-2330 (2015).</li>
<li>Xing, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+astrocytes+promote+the+metastatic+growth+of+breast+cancer+stem-like+cells+by+activating+Notch+signalling+in+brain%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+Molecular+Medicine%22%5BJournal%5D)">Reactive astrocytes promote the metastatic growth of breast cancer stem-like cells by activating Notch signalling in brain.</a> EMBO Molecular Medicine. 5 (3), 384-396 (2013).</li>
<li>Zhang, B., Radisic, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organ-on-a-chip+devices+advance+to+market%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Organ-on-a-chip devices advance to market.</a> Lab on a Chip. 17 (14), 2395-2420 (2017).</li>
</ol>

אין גילויים להצהיר.

פיתחנו והציגנו שיטה חדשה המתאימה כלים מנוצלים לעתים קרובות בניתוחי הדמיה קלינית למדידת אקסטרווסטרציה והגירה של תאים סרטניים באמצעות מחסום אנדותל לתוך רקמת המוח. אנו מציבים גישה זו יכולה להיות שימושית הן בvio והן במדידות במבחנה; הוכחנו את השימוש בו על מערכת מיקרו-נוזלית תלת-מיודמת המשנה את כלי הדם במוח. מדידות תאים סרטניים כולל מרחק מתפשט, אחוזים מתפשטים על ידי נפח, כדוריות, ונפח מכמתים באמצעות טכניקה זו. מרחק מתפשט אחוזים מתפשטים על ידי נפח לאפשר למשתמש לשחזר את המיקום של התאים הסרטניים בתוך השבב כדי להעריך את ההתרעה על ...

גרורות במוח הן נגעים סרטן הקטלני ביותר; 10-30% של כל סוגי הסרטן גרורות למוח, עם הישרדות חציון של רק ~ 5-20 חודשים, בהתאםלסוג סרטן 1,,2. שאלה עיקרית המתעוררת בעת לימוד גרורות סרטן היא כיצד שיבוטים משנה לנדוד מהסביבה ההומוריסטית של מחזור הדםלתוך איבר כגוןהמוח 3,4. שאלה זו הובילה לווריאציות רבות של הגירה, פלישה ואסהרנות. כל השיטות הללו חולקות את השלב הקריטי של ספירה או מדידה של מאפיינים של תאים הלעבור ממיקום אחד למתו בתגובה לגירוי. רוב הנדידה זמינה משמשים לחקר הגירה דו מימדית (2D) של תאים סרטניים. אלה התרעו שפע של ידע; עם זאת, הם אינם לסיכום האופי התלת מימדי של מערכת vivo כי שיטות אחרות יכולות לספק5. לכן, יש צורך ללמוד את הגידול מיקרו-סביבה (TME) במערכות תלת מימדיות (3D), אבל גישות הניתוח זמין עבור מבנים 3D מוגבלים ולעתים קרובות לא עקבי.
אחד הכלים התת-מימד הפופולריים ביותר הוא תא ביידן המורכב מממברנה התלויה בתחתית באר, המפרידה בין שני אזורים נפרדים. ביידן הציג את ההסתה כדי ללמוד leukocyte chemotaxis4. האזורים הנמוכים עשויים להיות מגוונים לפי כימיה אואמצעים אחרים 6,7 כדי לגרום לתאים באזור העליון לעבור לאזור התחתון. הגישה הנפוצה ביותר לכמת את מספר התאים שהועברו היא לשחרר את התאים מתחתית הממברנה באמצעות פתרון מאגר, לכמת אותם, ולאחר מכן לספור אותם בהתבסס על כמות תוכן ה-DNAבפתרון 7. גישה עקיפה זו נוטה לשגיאה מפעיל בשל שונות טכניקה וההליך הורס מידע על פנוטיפ הסרטן ואת המיקרו-סביבה. וריאציות של ההסדה התא Boyden כרוכות קיבעון של תאים נודדים שנותרו על הממברנה, אבל רק מספק ספירה של תאים כי הם כבר לא קיימא להמשך מחקר6,,8,9.
בשל מגבלות של תא Boyden וצמיחת חידושים בקהילה microfluidic, שבבי אסיי הגירה פותחו אשר לבחון את תנועת התאים בתגובה לגירוי בכיוון אחד ולאשלוש 10,11,12. העברה זו מקלה על שליטה בגורמים כגון זרימה אוהפרדת תאים בודדים 13,14 המאפשרים פרשנות טובה יותר של התוצאות; עם זאת, פורמט הדו-מיוד שלהם מאבד באופן בלתי נמנע מידע דינמי. מחקרים אחרונים התמקדו בהתפרזרות (כלומר, התנועה של תאים ממחזור לתוך רקמה, כגון מחסום מוח הדם) בסביבה 3D14,15. המרחק ההתרבזרות לתוך רקמה והתנהגות בדיקה המתרחשת במחסום התא / קרום הוא מעודן יותר מאשר מדידות שנאספו באמצעות תא Boyden או מכשיר הגירה מיקרופלויד 2D16. לפיכך, התקנים המאפשרים הדמיה וניתוח מתאימים של 3D מתפשטים הם קריטיים כדי ללכוד מדידות מתוחכמות אלה, אך חסרים בספרות.
ללא תלות בהדמיית הגירה, פותחו טכניקות הדמיה חזקות להדמיית תהודה מגנטית (MRI) וטומוגרפיה שמצליחות לזהות ולחזר במדויק רקמות בחלל תלת-ממדי17,,18. טכניקות אלה לרכוש תמונות z-stacks וחלקים קטע של התמונה בהתבסס על המאפיינים של הרקמה ולאחר מכן להמיר את התמונות מחולקות לתוך רשתות תלתממדיות 19,20,21. זה מאפשר לרופאים לדמיין באיברים, עצמות, וכלי דם בודדים 3D כדי לסייע בתכנון כירורגי או סיוע באבחון של סרטן או מחלותלב 22,23. כאן, נראה כי גישות אלה ניתן להתאים לשימוש על דגימות מיקרוסקופיות והתקני אקסטרפולציה 3D.
בסוף זה פיתחנו את טכניקת טומוגרפיה קונפוקלית חדשנית, המוצגת במסמך זה, אשר מאפשרת גמישות ללמוד את ההתופפות של תאים סרטניים על פני קרום על ידי התאמת כלי טומוגרפיה קיימים. גישה זו מאפשרת לחקור את מגוון רחב של התנהגויות תאים סרטניים כפי שהם אינטראקציה עם מחסום תאי, כגון שכבת תא אנדותל. תאים סרטניים להפגין התנהגויות לחקר; חלקם עלולים לפלוש אך להישאר קרובים לממברנה, בעוד שאחרים חוצים את המחסום בקלות. טכניקה זו מסוגלת להניב מידע על הפנוטיפ של התא בכל הממדים24. שימוש בגישה זו כדי ללמוד את TME הוא גם זול יחסית, קל לפרש, ו לשכפל, בהשוואה מורכב יותר במודלים מורין vivo. המתודולוגיה המוצגת צריכה לספק בסיס חזק למחקר של סוגים רבים של גידולים וסביבות מיקרו על ידי התאמת אזור סטרומה.
אנו מתארים ומדגימים את השימוש בפלטפורמת נישת דם מיקרו-נוזלית תלת-מיתד (μmBBN)(איור 1)שבה אלמנטים קריטיים של המחסום והנישה (תאי אנדותל מיקווסקול במוח ואסטרוציטים) יכולים להיות תרבותיים לתקופה ממושכת (כ-9 ימים), פלואורסצנטית התמונה על ידי מיקרוסקופית confocal, והתמונות ששוחזרו באמצעות טכניקת טומוגרפיה קונקודלית שלנו (איור 2); כל שמטרתו להבין את הפיתוח של מיקרו גרורות ושינויים בסביבת מיקרו הגידול באופן חוזר וכמותי. ממשק מחסום הדם עם נישת המוח מורכב תאי אנדותל microvascular במוח כי הם מחוזקים על ידי קרום מרתף, רגלי אסטרוציטים, pericytes25. התמקדנו באופן סלקטיבי ברכיבים אסטרוציט אנדותל בהתחשב בחשיבותם בהקמה ורגולציה של מחסום מוח הדם. אנו מדגימים כיצד לפברק, זרע, תמונה, ולנתח את התאים הסרטניים ואת הגידול מיקרו סביבה רכיבים תאיים והומוריסטיים, באמצעות פלטפורמה זו. לבסוף, אנו מראים כיצד ניתן להשתמש בלמידת מכונה כדי לזהות את ההבדלים הפנוטיים הפנימיים של תאים סרטניים המסוגלים לעבור דרך מודל μmBBN ולהקצות להם אינדקס אובייקטיבי של פוטנציאלגרורתי במוח 24. ניתן להשתמש ב ערכות הנתונים שנוצרו על ידי שיטה זו כדי לענות על שאלות בסיסיות ותרגום על גרורות, אסטרטגיות טיפוליות, ואת התפקיד של TME בשניהם.

<table><tbody><tr><td>0.25% טריפסין-EDTA עם פנול אדום</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>25200056</td><td></td></tr><tr><td>אגרוף ביופסיה 1.5 מ"מ עם בוכנה</td><td>Integra LifeSciences Corporation</td><td>33-31A-P/25</td><td></td></tr><tr><td>10x MEM</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11430030</td><td></td></tr><tr><td>150 מ"מ צלחות פטרי</td><td>Fisher Scientific</td><td>FB0875714</td><td></td></tr><tr><td>1x DPBS, ללא Ca ו-Mg</td><td>Thermo Fisher סיינטיפיק</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>200uL קצה</td><td>פיפטה פישר סיינטיפיק</td><td>02-707-411</td><td></td></tr><tr><td>4 אינץ' פרוסת סיליקון</td><td>רקיק</td><td>452</td><td></td></tr><tr><td>48 מ"מ סרט אריזה רחב</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>19-072-097</td><td></td></tr><tr><td>50 x 75 מ"מ זכוכית שקופית</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>12-550C</td><td></td></tr><tr><td>A1 מיקרוסקופ קונפוקלי</td><td>ניקון</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אצטון</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>A9-20</td><td></td></tr><tr><td>אנטיביוטיקה/אנטי-מיקוטיקה (פניצילין/סטרפטומיצין/אמפוטריצין)</td><td>Gibco</td><td>15240062</td><td></td></tr><tr><td>להב חותך קופסאות</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>NC1721575</td><td></td></tr><tr><td>מספריים לדיסקציה</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>08-951-5</td><td></td></tr><tr><td>DMEM עם 4.5 גרם/ליטר גלוקוז</td><td>תרמו פישר סיינטיפיק</td><td>11960-044</td><td></td></tr><tr><td>סרט דו צדדי</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>NC0879005</td><td></td></tr><tr><td>EGM-2</td><td>Lonza</td><td>CC-3162</td><td></td></tr><tr><td>סרום בקר עוברי,</td> תוכנת <td>קורנינג</td><td>MT35011CV</td><td></td></tr><tr><td>פיג'י</td> מושבת בחום <td>ImageJ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>בקבוקון זכוכית</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>03-341-25D</td><td></td></tr><tr><td>גלוטמקס</td><td>תרמו פישר סיינטיפיק</td><td></td><td></td>35050061</tr><tr><td>hCMEC/D3</td><td>EMD Millipore</td><td>SCC066</td><td></td></tr><tr><td>Jupyter מחברת</td><td>אנקונדה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>L-גלוטמין</td><td>תרמו פישר</td><td>25030081</td><td></td></tr><tr><td>מדעי מטריג'ל - גורם גדילה מופחת עם פנול אדום</td><td>קורנינג</td><td>CB-40230A</td><td></td></tr><tr><td>MDA-MB-231</td><td>ATCC</td><td>HTB-26</td><td></td></tr><tr><td>MDA-MB-231-BR-GFP</td><td>ד"ר פטרישיה סטיג,</td> תוסף גדילה NIH <td></td><td></td></tr><tr><td>N-2</td><td>תרמו פישר 17502048</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אסטרוציטים אנושיים רגילים (NHA)</td><td>Lonza</td><td>CC-2565</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת אורנג'</td><td>אוניברסיטת לובליאנה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>פסטר פיפטה</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>13-711-9AM</td><td></td></tr><tr><td>מסכות פוטוליתוגרפיה</td><td>Photosciences Incorporated</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pLL3.7-dsRed</td><td>University of Michigan Vector Core</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pLL-EV-GFP</td><td>אוניברסיטת מישיגן Vector Core</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pLOX-TERT-iresTK</td><td>Addgene</td><td>12245</td><td></td></tr><tr><td>pMD2.G</td><td>Addgene</td><td>12259</td><td></td></tr><tr><td>קרום פוליקרבונט, גודל נקבוביות 5um</td><td>Millipore</td><td>TMTP04700</td><td></td></tr><tr><td>psPAX2</td><td>Addgene</td><td>12260</td><td></td></tr><tr><td>PureCol, 3 מ"ג/מ"ל</td><td>Advanced Biomatrix</td><td>5005</td><td>סוג I קולגן בקר</td></tr><tr><td>נתרן ביקרבונט</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>25080094</td><td></td></tr><tr><td>נתרן פירובט</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11360070</td><td></td></tr><tr><td>סולו</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC1416545</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2075</td><td>MicroChem Corporation</td><td>Y111074 0500L1GL</td><td></td></tr><tr><td>SU8 מפתח</td><td>MicroChem Corporation</td><td>Y020100 4000L1PE</td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184</td><td>Ellsworth Adhesive Company</td><td>NC0162601</td><td></td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>179965-1L</td><td></td></tr><tr><td>Tricholoro perfluoro octyl</td><td>silane Sigma-Aldrich</td><td>448931-10G</td><td></td></tr></tbody></table>

כימות המיקרו-סביבה של גידול גרורתי במוח באמצעות דגם תלת-מימד של שבב איבר-און-איי, למידת מכונה וטומוגרפיה קונפוקלית

Quantifying the Brain Metastatic Tumor Micro-Environment using an Organ-On-A Chip 3D Model, Machine Learning, and Confocal Tomography

גרורות במוח הן נגעים סרטן הקטלני ביותר; 10-30% של כל סוגי הסרטן גרורות למוח, עם הישרדות חציון של רק ~ 5-20 חודשים, בהתאם לסוג הסרטן. כדי להפחית את נטל הגידול גרורתי במוח, פערים בידע בסיסי ותרגום צריך להיות מטופל. האתגרים העיקריים כוללים בעיה של מודלים פרה-לקלינליים לשחזור וכלים קשורים. מודלים תלת מימדיים של גרורות במוח יכולים להניב את הנתונים המולקולריים והפנוטיפיים הרלוונטיים המשמשים לטיפול בצרכים אלה בשילוב עם כלי ניתוח ייעודיים. יתר על כן, בהשוואה למודלים מורין, מודלים organ-on-a-שבב של תאים סרטניים המטופל חוצה את מחסום המוח בדם לתוך microenvironment המוח ליצור תוצאות במהירות, הם מתורגמים יותר עם שיטות כמותיות, ולכן ניתן לתפוקה גבוהה. כאן אנו מתארים ומדגימים את השימוש בפלטפורמת נישת מוח מיקרו-נוזלית תלת-מית-ייחודית רומן (μmBBN), שבה ניתן לתמרץ אלמנטים מרובים של הנישה לתקופה ממושכת (מספר ימים), התמונה הפלואורסצנטית על ידי מיקרוסקופית קונפוקסלית, והתמונות השיחזרו באמצעות טכניקת טומוגרפיה חדשנית וקונספוקלית; כל שמטרתו להבין את הפיתוח של מיקרו גרורות ושינויים בסביבת מיקרו הגידול (TME) באופן חוזר וכמותי. אנו מדגימים כיצד לפברק, זרע, תמונה, ולנתח את התאים הסרטניים ואת רכיבים תאיים והומוריסטיים TME, באמצעות פלטפורמה זו. יתר על כן, אנו מראים כיצד בינה מלאכותית (AI) משמשת לזיהוי ההבדלים הפנוטיים הפנימיים של תאים סרטניים המסוגלים לעבור דרך מודל μmBBN ולהקצות להם אינדקס אובייקטיבי של פוטנציאל גרורתי במוח. ניתן להשתמש ב ערכות הנתונים שנוצרו על ידי שיטה זו כדי לענות על שאלות בסיסיות ותרגום על גרורות, היעילות של אסטרטגיות טיפוליות, ואת התפקיד של TME בשניהם.

באמצעות טכניקה זו, ניתחנו סוגי תאים המסומנות בחלבונים או צבעים שונים של פלורסנט. אנו מדגימים את השימוש בגישה זו עם שבב μmBBN שפותח עם hCMEC/D3-DsRed ואסטרוציטים שאינם פלורסנט. תאי אנדותל microvascular המוח נזרעו על קרום נקבובי (5 μm מסלול נקבוביות חרוטות) והונחובאינקובטור 34 ב 37 ° C תחת 5% CO2. לאחר שלושה ימים הקונפלציה של שכבת ה אנדותל אושרה באמצעות מיקרוסקופ ולאחר מכן תאים סרטניים הונחו על גבי שכבת אנדותל. שני קווי תאים סרטניים בשד, שיבוט מחפש מוח בשם MDA-MB-231-BR-GFP, ותאי MDA-MB-2...

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להכנת ואיסוף של מחסום דם במוח גרורתי מיקרו סביבה ולאחר מכן לכמת את מצבה באמצעות הדמיה confocal ובינה מלאכותית (למידת מכונה).

Brain metastases are the most lethal cancer lesions; 10-30% of all cancers metastasize to the brain, with a median survival of only ~5-20 months, ...

טומוגרפיה confocal פותחה כדי להשיג את מכלול מלא של התנהגויות תאים סרטניים, כפי שהם אינטראקציה עם מחסום הסלולר נישה. שיטה זו מספקת בסיס ללימוד גרורות בעת התרחשותן. גישה זו שימושית לכמת אופן פעולה של תאים חיים.טומוגרפיה קונפוקל, בשילוב עם למידת מכונה, שימושי עבור מגוון רחב של איברים על שבב פלטפורמות. ניתוח גידול ראשוני או חוזר או תאים סרטניים במחזור יכול להוות כלי אבחון חשוב לחיזוי גרורות במוח ולהבחנה גרורתית במוח מתאים גרורתיים שאינם מוח. כדי להרכיב את התקן BBN microfluidic, להעביר מכשיר מידש ואקום על משטח מתאים עם המשחים פונה כלפי מטה ולמקם את ההתקנה כולה לתוך תא פלזמה.מניחים את כל ההתקנה לתוך תא פלזמה ולמשוך ואקום לפני הטיפול במכשיר עם פלזמה במשך 30 שניות ב 80 וואט. בסוף הטיפול, השתמש במדריך כדי למקם במהירות את המכשיר, צד ההצבה למעלה על מגלשת הזכוכית על ספסל המעבדה כדי ליצור קשר קבוע בין מחשבי ה- PDMs של המכשיר לבין השקופית. לאחר מכן, הכנס 200 טיפים פיפיאט microliter, לחתוך שני מילימטרים מהקצה לתוך כל הכניסות והשקעים ולכניס את המכשיר לתוך תא הפלזמה במשך שמונה דקות, 200 וואט טיפול פלזמה.לאחר שהמכשיר התקרר, מניחים את המכשיר במיכל משני סטרילי ובתוך 15 דקות של טיפול פלסמיד, מעבירים 120 מיקרוליטרים של תמיסת אסטרוציטים קולגן למכשיר דרך קצה הפיפלטה לתא התחתון. אפשר לפתרון לחצות את התא לתוך קצה פיפטה הנגדי ולמלא את הערוץ הבא של המכשיר. כאשר כל ארבעת הערוצים של המכשיר מולאו, מניחים את השבב בהמה לתרבות התאים למשך שעה אחת.כאשר הקולגן קבע, לחייב את כל טיפים פיפטה להאכיל את התא התחתון עם בינוני תרבות התא המלא המתאים מצופה את התא העליון עם 2%גדילה גורם מטריגל מופחת, במדיום אנדותל מלא. כאשר שני התאים קודדו, מניחים את המכשיר באינקובטור במשך שעה אחת לפני שטיפה של התא העליון עם המדיום המתאים. טיפים לסירוגין, לראות 30 microliters של אחד פעמים 10 לתאי אנדותל השישי למיליליטר של המדיום המתאים, דרך הקצות לתוך התא העליון כל 15 דקות, עבור סך של ארבעה aliquots של תאים לכל קצה.דגירה המכשיר בין הזרעים. כאשר כל תאי ה אנדותל כבר זרע, למלא את כל הטיפים עם המדיום ולהחזיר את המכשיר החממה תרבות התא במשך 48 שעות. כאשר השכבה ה אנדותל התבגר, להחליף את המדיום בשבב כדי לחדש את מדיום תרבות התאים ולזרע כל ערוץ התא העליון עם 30 microliters של פעם 10 לשישה תאים סרטניים למיליליטר של מדיום מתאים.לאחר כל 30 aliquot microliter של תאים כבר זרע, להחזיר את המכשיר לאנקובטור במשך 15 דקות ולאחר מכן למלא את כל הטיפים עם המדיום המתאים להחזיר את המכשיר לאנקובטור תרבות התא במשך 24 עד 48 שעות. לאחר המכשיר כבר תרבותית בתמונה, כדי למדוד את הפנוטיפ של התאים הסרטניים, לפתוח את התוכנה שסופקה ולקרוא את התמונה confocal לזיכרון. התוכנה תשמור כל ערוץ צבע מהתמונה confocal 3D לתוך קובץ TIFF נפרד.בחרו 'שנה ערכי אטימות' של כל ערוץ מיקרוסקופ והתאימו את ערך אלפא הערוץ לערוצי הצבע הקיימים בתמונה, כך שהרקע יוסר ורק הפלואורסצנטים שבתאים יישארו. להצגה חזותית של האפקט, בחרו 'הצג רינדור תלת-ממדי' כדי לוודא שהסף מוגדר כראוי ואם התמונה נראית נכונה, שמרו את ערכי האטימות בגיליון האלקטרוני של עוקב הניסוי. לאחר מכן, השתמשו בקוביות צועדות כדי להמיר את תמונת עוצמת הקול לאובייקטי רשת שינוי תלת-ממדיים בודדים שנשמרו בתבנית הנתונים VTK.כדי להתאים מטוס למחסום ה אנדותל, תחילה לאתר את centroids התא. השתמש במסנן הקישוריות polydata כדי לחזור על רשימת רשתות שינוי בקובץ VTK כדי לחלץ את האזורים אינם מחוברים. חשב את המרכז של כל רשת שינוי והוסף את המדידה לרשימת centroids המסננת עבור רשתות שינוי גדולות מדי או קטנות מדי.כדי להתאים מישור לרשימת centroids עבור התאים אנדותל, להשתמש במזעור של שיטת השגיאה, להפעיל לדמיין centroids RFP והתאמת מטוס 'כדי ליצור ולתוות את המטוס להתאים ולבדוק את ההתאמה של המישור, התאמת ההתאמה באופן ידני לפי הצורך. כאשר המטוס הותאם כראוי, שמור את תקינות המטוס בקובץ מעקב הניסויים. כדי למדוד כל פנוטיפ תאים סרטניים לאחר אפיון שכבת אנדותל עם מישור, לטעון את פונקציית ניתוח התא ולהפעיל קרא במידע מעקב הניסוי ולנתח את הערוצים הקיימים"לחזור ולנתח כל אזור בקובץ VTK.עבור כל אזור, הפונקציה תגזור כל תא כך שקו רשת שינוי מתחת לממברנה יחושב. כדי למדוד את פנוטיפ הסלולר, לחשב את הצורה, נפח ומיקום של כל תא סרטני. לאחר מכן למדוד את הנפח והמיקום של כל תא סרטני קצוץ כדי לחשב את אחוז התא כי בזבזני דרך מחסום אנדותל.לאחר ביצוע שלבים אלה עבור מספר ניסויים להפעיל ייצוא הנתונים כקובץ xlsx יחיד', כדי לשמור את הנתונים בגיליון אלקטרוני. שבב BBN מיקרופלואידי עם מחסום אנדותל נוח מקובל לניסויים, בעוד שבב BBN מיקרופלואידי עם כיסוי אנדותל גרוע במיוחד, אינו. בניתוח מייצג זה המוח המחפש קו תאים סרטניים, מציג תת-פוזה של תאים המתפשטת לאורך מחסום ה אנדותל ונודדת עמוק לתוך מרחב נישה במוח של שבב BBN מיקרופלואידי ביומיים ותשעה ימים לאחר החשיפה, התאים הסרטניים ההוריים שמרו על חלק ניכר מהתאים על גבי המחסום הרחק ממרחב נישה במוח בעוד שאוכלוסיית התאים הסרטניים גרורתיים במוח שמרה על שיעור תאים גדול מ-100%.כימות מורפולוגי של צורת התא הסרטני הצביע על כך שתאי הורים הדגימו פחות תאים בצורת כדורית ביום אחד לאחר הזריעה, ואילו לאחר יומיים ותשעה ימים של אינטראקציה שני קווי התאים הסרטניים טרנדים לכיוון הפחתת הכדוריות שלהם. בנוסף, תת-התפקודים של התאים הסרטניים שהתפזרו לתוך הנישה האצרידית היו קטנים יותר בגודלם, בהשוואה לתאים הסרטניים שנשארו באינטראקציה עם מחסום ה אנדותל מבלי להתפזר לתוך המוח. המוח מחפש קווי תאים סרטניים החולה נגזר xenografts, להפגין דפוס פנוטיפי בשבב BBN microfluidic שניתן לנצל כדי להבדיל בין המוח גרורתי תאים סרטניים גרורתיים שאינם מוח על ידי למידת מכונה.בחירה עצמית חשובה. תאי אנדותל עם מספר מעבר גבוה ונמוך יותר הציגו התנהגויות מחסום משתנות. בנוסף, תאים סרטניים והביטוי הפלואורסצנטי שלהם עשויים להשתנות עם הזמן.לאחר הליך זה, החוקרים עשויים להשתמש פרופיל מולקולרי של הבית או התאים של הסוד במכשיר על מנת ללמוד מנגנונים מולקולריים של גרורות. טכניקה זו מאפשרת לחקור אינטראקציות מורכבות בין תאים סרטניים לבין המיקרו-וירוסים שלהם, על ידי שילוב של מיקרו-וירוס מהונדס עם הדמיה כמותית של רכיבי נישה לאורך זמן.

quantifying-brain-metastatic-tumor-micro-environment-using-an-organ

Research

JoVE Journal

Cancer Research

מחקר סרטן

פיתחנו מודלים coculture 3D הדמיה חיה תאים בזמן אמת של אינטראקציות בין תאים סרטניים בשד ותאים אחרים microenvironment שלהם המשפיעים על התפתחות פנוטיפ פולשני. מודלים אלה יכולים לשמש מסכי פרה עבור תרופות למיקוד paracrine המושרה, פרוטאוליטים chemokine / ציטוקינים ו קינאז מסלולים מעורבים הפולשנות.

מיים מודלים של הדמיה חיה של תאים 4D גידול: אינטראקציות microenvironment המשפיעים ממאירה התקדמות

סרטון זה מדגים את הפיתוח של מערכת תרבות משותפת תלת-ממדית. פרוסות מוח של עכבר מונחות על קרום, ותאי גידול במוח אנושיים המסומנים באופן פלואורסצנטי מורשים לגדול עליו. ברגע שהמערכת מוכנה, היא מוכתמת לצורך הדמיה.

ביסוס גידול במוח במודל תרבית משותפת של פרוסות אורגנוטיפיות

Coculture פרוסת מוח organotypic עם קרצינומה של תאים מאפשר לדמיין שינויים מורפולוגיים על ידי הקרינה וכן בתחום בהיר מיקרוסקופיה (וידאו) במהלך התהליך של פלישת תא קרצינומה של רקמת המוח. מערכת מודל זה מאפשרת גם להחלפת תאים וחידוש גישות ומציעה מגוון רחב של מניפולציות וניתוחים.

מערכת Coculture עם מוח פרוס Organotypic ו3D אליפטית של קרצינומה של תאים

סוגים רבים של גידולי מוח אנושיים ממוקמים באזורים ספציפיים במוח וקשה לגדל אותם בתרבית. פרוטוקול זה מתייחס לתפקיד המיקרו-סביבה של הגידול וחוקר טיפולים תרופתיים חדשים על ידי ניתוח תאי גידול מוח ראשוניים פלואורסצנטיים הגדלים בפרוסת מוח אורגנוטיפית של עכבר.

גידול במוח / Organotypic Slice משותף תרבות מערכת לימוד microenvironment גידול וממוקד תרופות טיפולים

מידול גרורות מוח תוך גולגולתי מסובך על ידי חוסר יכולת לפקח על גודל הגידול ותגובה לטיפול בשיטות מדויקות ובזמן. המתודולוגיה שהוצגה זוגות הזרקת גידול תוך גולגולתי עם ניתוח הדמיית תהודה מגנטית, אשר בשילוב, מטפח זריקות מדויקות ועקביות, ניטור משופר של בעלי חיים, ומדידות מדויקות של נפח הגידול.

מידול גרורות מוח באמצעות הזרקה תוך גולגולתית והדמיית תהודה מגנטית

בעידן האימונותרפיה והפרופיל הגנומי של התא הבודד, ביולוגיה של סרטן דורשת כלים חדשניים במבחנה וחישוביים לחקר הממשק הגידולי-חיסוני בהקשר מרחבי-זמני נכון. אנו מתארים פרוטוקולים לניצול תרביות מיקרופלואידיות מיקרופלואידיות של גידולים חיסוניים בסביבות דו-ממדיות ותלת-ממדיות, התואמים לניטור דינמי ורב-פרמטרי של תפקודים תאיים.

מודלים של תרבית משותפת מיקרופלואידית לניתוח התגובה החיסונית במיקרו-סביבות גידוליות במבחנה

אנו מתארים מודל עכבר xenograft של גרורות במוח של סרטן השד שנוצרו באמצעות הזרקת ורידים בזנב של קו תאי סרטן שד דלקתי מוגבר אנדוגניים HER2.

מידול גרורות במוח באמצעות הזרקת ורידים בזנב של תאי סרטן שד דלקתיים

הפרוטוקול הנוכחי מפתח טכניקה מבוססת תמונה למדידת צפיפות תאים אזורית מהירה, לא הרסנית ונטולת תוויות בתוך אגרגטים של גידולים תלת-ממדיים. הממצאים חשפו שיפוע של צפיפות תאים, עם צפיפות תאים גבוהה יותר באזורי ליבה מאשר שכבות חיצוניות באגרגטים מתפתחים ומוות בעיקר של תאים היקפיים באגרגטים HER2+ שטופלו בטרסטוזומאב.

הערכה לא הרסנית של צפיפות תאים אזורית בתוך אגרגטים סרטניים בעקבות טיפול תרופתי

גרורות במוח הן גורם לתחלואה קשה ולתמותה בחולי סרטן. רוב המודלים של עכברי גרורות במוח מסובכים על ידי גרורות מערכתיות מבלבלות ניתוח של תמותה ותוצאות התערבות טיפולית. מוצג כאן פרוטוקול להזרקת קרוטיד פנימית של תאים סרטניים המייצר גידולים תוך גולגולתיים עקביים עם גידולים סיסטמיים מינימליים.

מידול גרורות במוח על ידי הזרקת עורק הצוואר הפנימי של תאים סרטניים

טכניקת ההזרקה התוך-גולגולתית הסטריוטקטית מאפשרת השתלה מדויקת וממוקדת של תאי גידול בקורטקס העכבר, מה שהופך אותה למודל עוצמתי לחקר קולוניזציה גרורתית במוח.

מידול גרורות מוח: ניתוח סטנדרטי של קולוניזציה גרורתית ודפוסי גדילה היסטולוגיים באמצעות הזרקה תוך-קורטית סטריאוטקטית

אנו מציגים מודל נדידה תלת-ממדי של גליובלסטומה המשתמש בגליאומספירות מגנטיות שמקורן במטופלים שנוצרו מגידולים שאובחנו לאחרונה וחזרים. פלטפורמה זו מאפשרת המחשה של דינמיקת ההגירה הספציפית של מטופלים והערכת יעילות טיפולית. הבדיקה יכולה להיות מולטיפלקסית לאחר ההגירה כדי להעריך את מיקום החלבונים ודפוסי ביטוי.

בדיקת נדידת גליובלסטומה תלת-ממדית שכפולה עם מיקום ספרואידי מתווך ננו-חלקיקים מגנטיים בתנאים היפוקסיים

חקור כימות מיקרו-סביבה גרורתית במוח באמצעות טומוגרפיה קונפוקלית ולמידת מכונה בשבב איבר-און-איי. שיטה זו מאפשרת ניתוח התנהגות תאי סרטן חיים ופיתוח כלי אבחון לגרורות מוח.

כימות המיקרו-סביבה של גידול גרורתי במוח באמצעות דגם תלת-מימד של שבב איבר-און-איי, למידת מכונה וטומוגרפיה קונפוקלית

גלה סרטונים נוספים