유방암 세포는 비종양 유방 상피 세포와 비교하여 다른 유전 특성을 나타냅니다. 이러한 유전 특성의 차이에 기초하여, 두 집단은 면역 요법 목적으로 분리 될 수 있다는 가설이 세워졌다. 이를 지원하기 위해 MCF-7 및 MCF-10A 세포를 분류하는 미세 유체 장치를 모델링합니다.
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방법 논문
AC 전기영동을 이용한 비전이성(MCF-7) 및 비종양(MCF-10A) 유방암 세포 분리를 위한 미세유체 장치
이 논문에서
요약
초록
이전기영동 장치는 외부 전기장을 적용하여 시료 부피에서 암세포의 분극 원리를 사용하여 표지가 없고 비용 효율적이며 견고하고 정확한 방식으로 암세포를 검출하고 조작할 수 있습니다. 이 기사는 세포 혼합물의 유체역학적 이전기영동(HDEP)을 사용하여 비전이성 유방암 세포(MCF-7) 및 비종양 유방 상피 세포(MCF-10A)의 고처리량 연속 분류에 미세유체 플랫폼을 활용하는 방법을 보여줍니다. HDEP 미세 유체 칩에서 미크론 크기의 갭으로 나란히 배치 된 두 전극 사이에 전기장을 생성함으로써, 비 종양 유방 상피 세포 (MCF-10A)는 밀어 낼 수 있으며, 주 채널 내부에서 음의 DEP를 나타내는 반면, 비 전이성 유방암 세포는 막 전도도보다 높은 전도성을 갖기 때문에 세포 배지에 현탁 될 때 영향을받지 않고 과정을 따릅니다. 이 개념을 입증하기 위해 다양한 배지 전도도 값에 대해 시뮬레이션을 수행하고 세포 분류를 연구했습니다. 파라메트릭 연구가 수행되었으며 적절한 세포 혼합물 전도도는 0.4S/m인 것으로 나타났습니다. 매체 전도도를 고정함으로써 0.8MHz의 적절한 AC 주파수가 설정되어 전기장 주파수를 변경하여 최대 분류 효율을 제공합니다. 입증된 방법을 사용하여 적절한 세포 혼합물 현탁액 전도도와 적용된 AC의 주파수를 선택한 후 최대 분류 효율을 달성할 수 있습니다.
서론
유방 조직 안팎에서 발생하는 악성 종양은 전 세계 여성에게 유방암의 빈번한 원인으로 심각한건강 문제를 일으킵니다1. 전이 전이 유방 종양은 조기에 발견하면 수술을 통해 치료할 수 있지만 무시하면 폐, 뇌 및 뼈로 퍼져 환자의 삶에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 방사선 및 화학 기반 요법과 같이 후기 단계에서 제공되는 치료법에는 심각한 부작용이 있습니다2. 최근 연구에 따르면 유방암을 조기에 진단하면 사망률이 60%3 감소합니다. 따라서 개인화 된 조기 발견 방법을 모색하는 것이 필수적입니다. 이를 위해 다양한 과학 기술 분야에서 일하는 연구자들은 미세 유체 공학을 사용하여 유방암 조기 진단을위한 장치를 개발했습니다4. 이러한 방법에는 세포 친화성 마이크로 크로마토그래피, 자기 활성화 마이크로 세포 분류기, 크기 기반 암세포 포획 및 분리, 온칩 전기영동(DEP)5,6이 포함됩니다. 문헌에 보고된 이러한 미세유체 기술은 정밀한 세포 조작, 실시간 모니터링 및 잘 정의된 샘플의 분류를 가능하게 하며, 이는 많은 진단 및....
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프로토콜
참고: 여기의 프로토콜은 다중 물리 시뮬레이션 소프트웨어인 COMSOL을 사용하여 AC 전기영동을 사용하여 비전이성 유방암 세포(MCF-7) 및 비종양 유방 상피 세포(MCF-10A)의 제어된 분류를 시뮬레이션합니다.
1. 칩 설계 및 매개 변수 선택
- 다중 물리 소프트웨어를 열고 빈 모델을 선택합니다. 전역 정의를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 매개 변수를 선택합니다. 표 1 에 제공된 매개변수를 텍스트 파일로 전역 정의로 가져오거나 값을 개별적으로 입력하십시오.
- 홈 탭에서 구성요소 추가를 선택하고 2D 구성요소를 추가합니다. 형상을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 파일을 두 번 클릭하여 모델 파일을 가져옵니다.
- 빈 재료를 선택하고 표 1의 재료 특성을 사용합니다.
- 홈 탭에서 물리 추가를 선택하고 AC/DC를 입력합니다. AC/DC 노드 아래에서 전기장과 전류의 하위 노드 아래에서 전류를
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결과
비전이성 유방암(MCF-7) 및 비종양 유방 상피(MCF-10A) 세포의 효과적인 DEP 기반 분류를 위한 최적의 작동 매개변수 조사
전기 영동을 시행 할 때 발산 유전 특성을 갖는 비 전이성 유방암 (MCF-7) 및 비 종양 유방 상피 (MCF-10A) 세포를 성공적으로 분리하려면 적용된 빈도를 고정 된 상태로 유지하여 K 인자를 구별해야합니다37,38. 적용된 전기장 하에서 비 전이성 유방암 세포 및 비 종양 유방 상피 세포의 유전 반응의 정량화 및 두 세포주에 대한 인가 빈도의 함수로서 "K"인자의 계산은 식 4를 사용하여 달성되었다. 도 1에 도시된 결과는 전이되지 않은 유방암 세포와 비종양성 유방 상피세포의 모든 유전 파라미터를 고정시킨 상태에서 전기장의 인가 주파수가 세포 현탁 매질의 전도도 3가지 상이한 값인 σm<.......
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토론
미세유체 장치는 세포 배양, 포획 및 분류 47,52,53에 대해 이전에 보고되었습니다. 클린룸에서 이러한 장치를 제조하는 것은 비용이 많이 드는 공정이며 CFD 시뮬레이션을 통해 제안된 미세유체 장치의 출력과 효율성을 정량화하는 것이 필수적입니다. 이 연구는 유전 특성23에 기초하여 비 전이성 유방암 세포 (MCF-7) 및 비 종양 유방 상피 세포 (MCF-10A)의 연속 분리를위한 AC- 전기 영동 미세 유체 장치의 설계 및 시뮬레이션을 제시한다.
이 장치는 단일 미세 유체 분류 채널에 내장 된 두 개의 미세 전극 세트를 통해 AC 전기장을 적용하여 유전 특성에 따라 MCF-7 및 MCF-10A 셀을 분리함으로써 작동됩니다. 장치의 분리 효율은 다양한 .......
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공개 사항
저자는 잠재적 인 이해 상충이 없음을 선언합니다.
감사의 글
이 연구는 파키스탄 고등 교육위원회의 지원을 받았습니다.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| COMSOL | COMSOL | 다중물리 시뮬레이션 소프트웨어 |
참고문헌
- Liang, L., et al. Microfluidic-based cancer cell separation using active and passive mechanisms. Microfluidics and Nanofluidics. 24 (4), 26(2020).
- Damiati, S., Kompella, U. B., Damiati, S. A., Kodzius, R. Microfluidic devices for drug delivery systems and....
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재인쇄 및 허가
