Negli ultimi anni è diventato sempre più evidente che meccanico micro-ambiente, oltre a fattori bio-chimici, svolge un ruolo importante nella regolazione funzionalità cellulari. Le cellule possono rilevare e rispondere alla rigidità del substrato su cui sono rispettate (come in coltura 2D) o circondati da (come nella cultura 3D) 3-7. In questo modo, le cellule possono modulare la loro differenziazione 3, morfologia 4, migrazione / motilità 5, bio-fisiche 6, di crescita del 7, e altri processi.
Le cellule tumorali rispondono anche alla rigidezza della matrice 2D e 3D con una coordinata, gerarchico combinazione meccano-chimica di recettori di adesione e proteine di membrana trasduzione del segnale associate, l'architettura del citoscheletro, e motori molecolari 1, 2. Ad esempio, le cellule epiteliali mammarie (MECs) formare normale parenchima acinose quando coltivate su substrati 150 Pa che è simile alla rigidezzadi tessuto mammario sano. È interessante notare che essi mostrano i tratti distintivi di un tumore in via di sviluppo, sia strutturali che di trascrizione, quando coltivate su supporti rigidi (> 5.000 Pa) che imitano la rigidità di uno stroma tumorale 8. Inoltre, un altro esperimento dimostra che tumorigenesi seno è accompagnata da collagene reticolazione e ECM irrigidimento 9. Recenti esperimenti mostrano che di carcinoma del colon umano (HCT-8), le cellule mostrano metastasi come fenotipo (MLP) quando sono coltivate su substrati 2D che hanno rigidità fisiologicamente rilevanti (20-47 kPa), ma non molto rigida (3,6 GPa) substrati 10- 12 .Queste cellule prima forma gruppi di cellule tumorali-simili e poi dissociano l'una dall'altra, partendo dalla periferia. Dato che questo epiteliale a arrotondata morfologica (E transizione R) cambiamento si verifica, proliferano, ridurre cellula-cellula e cellula-ECM adesione, e diventare migratori. HCT-8 celle coltivate su substrati di polistirolo molto duri non presentano questetratti maligni. Così è stato ipotizzato che HCT-8 cellule diventano metastatiche a causa della loro esposizione ai appropriato microambiente. Vale la pena notare che questi esperimenti sono condotti con linee cellulari tumorali murine immortalizzate o derivati pile, non con cellule primarie tumorali umane.
Uno studio recente propone aumentata sforzo di trazione cellulare può essere utilizzato come potenziale firma biofisico per cellule metastatiche 13 studio .Il comporta la misurazione della forza di trazione per diverse linee cellulari tumorali umane su gel di poliacrilammide. Si è trovato che le cellule tumorali metastatiche possono esercitare significativamente maggiore sforzo di trazione rispetto alle cellule non-metastatiche in tutti i casi 13. Tuttavia, questi risultati contraddicono direttamente i risultati precedentemente pubblicate su murine derivate linee cellulari di cancro al seno 14. Inoltre, un recente studio mette in luce notevoli differenze tra le cellule umane immortalizzate e primarie nel loro rimodellamento pro citoscheletroprofiling TEIN e la sopravvivenza delle cellule proteina espressione 15. Quindi, è importante rivisitare molti dei saggi biofisici compreso trazione per cellule primarie tumorali umane. Questo affronterà la questione se le cellule primarie ricapitolano immortalato linee cellulari tumorali tendenza trazione.
Il protocollo qui descritto è ottimizzato per l'isolamento di cellule primarie umane colon (sani e cancerosi), e per loro coltura su substrati molli (idrogeli poliacrilammide) nonché su piastre di Petri. Il protocollo si basa sulla digestione e la conseguente dissociazione enzimatica di campione di tessuto chirurgico in sospensione singola cella 16. A nostra conoscenza, questa è la prima dimostrazione di coltura isolato tumore primitivo del colon e cellule normali direttamente su substrati idrogel morbide con microsfere fluorescenti incorporati per trazione citometria. Substrati gel trasparenti consentono anche immunocolorazione. Questo test ha rivelato differenze nell'organizzazione F-actina eadesioni focali in cellule del colon umani primari come cambiamenti substrato rigidità. Questa piattaforma coltura cellulare apre la possibilità di esplorare le varie proprietà biofisiche di cellule umane primarie come la rigidità delle cellule e la trazione come parametri per pronostici cancro.