Morte per cancro è attribuita principalmente alla diffusione delle cellule metastatiche in luoghi distanti. Molti sforzi nel trattamento del cancro concentrano sul targeting o prevenire la formazione di colonie metastatiche e la progressione della malattia metastatica sistemica1. Migrazione delle cellule di cancro è un passo cruciale nel processo di metastasi del tumore, così, la ricerca della cascata di invasione del tumore è molto importante e un prerequisito per trovare terapie anti-metastatica.
L'uso di modelli animali come strumenti per lo studio della malattia metastatica è stato trovato per essere molto costoso e non sempre rappresentativo del tumore in esseri umani. Inoltre, la topologia del microambiente extracellulare, la meccanica e la composizione possono influenzare fortemente cancro cella comportamento2. Dato che in vivo modelli intrinsecamente mancano la capacità di separare e controllare tali parametri specifici che contribuiscono alla invasione tumorale e metastasi, c'è un'esigenza biomimetici controllabile in vitro modelli.
Per riprodurrsi per metastasi agli organi distanti, le cellule tumorali devono esibire tratti fenotipici migratori e invasivi che possono essere mirati per la terapia. Tuttavia, poiché la maggior parte dei modelli in vitro del cancro non imitare le effettive caratteristiche di tumori solidi3, è molto difficile da rilevare fenotipi fisiologicamente rilevanti. Inoltre, l'eterogeneità fenotipica che esiste all'interno del tumore, impone la necessità per l'analisi di migrazione di tumore a elemento singolo risoluzione al fine di scoprire terapie fenotipo-diretto, per esempio, prendendo di mira la cella d'inizio metastasi popolazione all'interno di tumori eterogenei4.
Lo studio della motilità cellulare e migrazione collettiva avviene principalmente in colture monostrato di cellule epiteliali su superfici piane omogenee. Questi modelli di cellulari convenzionali per migrazione delle cellule di cancro sono basati sull'analisi della popolazione delle singole cellule che invadono attraverso le membrane ed ECM componenti5, ma in tali sistemi, le differenze intrinseche tra le singole celle non possono essere ha studiato. Sferoidi 3D generazione tramite impalcature o in micro-strutture senza impalcatura è considerato come superior significa studiare il tumore delle cellule di cancro e crescita invasione6,7,8. Tuttavia, più sistemi 3D non sono adatti ad elevato throughput formati e interazione inter-sferoide solitamente non può essere realizzato poiché isolati sferoidi individuali vengono generati in ogni micro-pozzo9. Gli studi recenti che coinvolgono la migrazione di cancro si basano su microfluidic dispositivi3,10,11,12, tuttavia, questi sofisticati microfluidici strumenti sono difficili da produrre e non può essere utilizzato per high throughput screening (HTS) di farmaci anti-dilaganti.
Due fenotipi principali, migrazione cellulare collettiva e individuale, che svolgono un ruolo in cellule del tumore, superando la barriera di ECM e invadendo il tessuto vicino, sono stati dimostrati13,14, ogni visualizzazione distinte morfologica caratteristiche, meccanismi biochimici, molecolari e genetici. Inoltre, due forme di migrazione delle cellule del tumore, fibroblasto-come e ameboidi, sono osservate in ogni fenotipo. Dato che entrambi, fenotipi di invasione e le modalità di migrazione, principalmente sono definiti da proprietà morfologiche, c'è una necessità per cellulari modelli che attiva la rilevazione basata su formazione immagine e l'esame di tutte le forme di invasione del tumore e la migrazione di cellule.
L'obiettivo generale del metodo corrente è quello di fornire un sistema semplice e riproducibile biomimetici 3D in vitro basati su cellule per l'analisi della capacità di invasione in grandi popolazioni di sferoidi del tumore. Qui, presentiamo la piastra di imaging 6 pozzetti HMCA-based per la ricerca di invasione del tumore e la terapia anti-metastatica. La tecnologia consente la formazione di un gran numero di sferoidi tumore 3D uniforme (450 per pozzetto) in una struttura di micro-chambers (MC) di idrogel. Vari componenti della ECM vengono aggiunti alla matrice sferoide per abilitare l'invasione delle cellule nell'ambiente circostante. Processo di invasione è costantemente monitorato tramite l'osservazione a breve e a lungo termine delle stesse cellule individuali degli sferoidi che invade e facilita la caratterizzazione morfologica, colorazione fluorescente e il recupero di specifici sferoidi in qualsiasi punto. Poiché numerose sferoidi condividono spazi e medio, è possibile interagire tramite molecole solubili tra sferoidi individuali e il loro impatto su un altro. Analisi semi-automatica dell'immagine viene eseguita utilizzando il codice MATLAB in-House che consente la raccolta più veloce ed efficiente di grandi quantità di dati. La piattaforma facilita la misurazione accurata, simultanea di numerose cellule di sferoidi/invadendo in maniera efficiente, consentendo di screening su vasta scala medio di farmaci anti-invasione.