Methodenartikel

Longitudinale Meting van extracellulaire matrix stijfheid in 3D Tumor modellen met-Particle Tracking Microreologie

11.1K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/51302

⸱

10 juni 2014

 ,  ,  , 
1Department of Physics, University of Massachusetts Boston

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

Deeltjes volgen microrheology kunnen worden gebruikt om niet-destructieve kwantificeren en veranderingen in extracellulaire matrix mechanische eigenschappen in 3D tumormodellen ruimtelijk in kaart.

Samenvatting

De mechanische micro is getoond om als cruciale regulator van tumorgroei gedrag en signalering, die zelf is gerenoveerd en aangepast als onderdeel van een reeks van complexe, tweezijdige mechanosensitive interacties. Terwijl de ontwikkeling van biologisch relevante 3D tumormodellen mechanistische studies over het effect van matrix reologie op tumorgroei hebben vergemakkelijkt, het inverse probleem in kaart brengen van veranderingen in de mechanische omgeving veroorzaakt door tumoren blijft uitdagend. Hier beschrijven we de toepassing van deeltjes volgen microrheology (PTM) in combinatie met 3D-modellen van pancreaskanker als onderdeel van een robuuste en levensvatbare oplossing voor longitudinaal meten van fysische veranderingen in de tumor micro-omgeving in situ. De hier beschreven methode integreert een systeem voor het bereiden van in vitro 3D-modellen ingebed in een model extracellulaire matrix (ECM) steiger van type I collageen met fluorescent gelabelde probes gelijkmatig verspreid poling-en tijdsafhankelijke microrheology metingen in de hele specimen. In vitro tumoren worden verzilverd en gemerkt parallel omstandigheden met behulp multiwell beeldverwerkingsplaten. Op basis van gevestigde methoden, worden video's van tracer sonde bewegingen omgezet via de gegeneraliseerde Stokes Einstein Relatie (GSER) om de complexe frequentie-afhankelijke visco-elastische shear modulus, G * (ω) melden. Omdat deze aanpak is op basis van beeldvormingstechnieken, wordt de mechanische karakterisering ook afgebeeld op grote uitgezonden licht ruimtelijke velden zich gelijktijdig kwalitatieve veranderingen in 3D tumorgrootte en fenotype. Representatieve resultaten tonen contrasterende mechanische respons in de subregio's in verband met gelokaliseerde-invasie veroorzaakte matrixafbraak evenals kalibratie van het systeem, zijn validatie data gepresenteerd. Ongewenste uitkomsten van gemeenschappelijke experimentele fouten en oplossen van deze problemen worden ook gepresenteerd. De 96-well 3D cultuur plating formaat in dit protocol geïmplementeerd is conducive om correlatie van microrheology metingen met therapeutische screeningstesten of moleculaire beeldvorming tot nieuwe inzichten in effecten van behandelingen of biochemische stimuli op de mechanische micro-omgeving te krijgen.

Inleiding

Uit een groeiende hoeveelheid bewijs in de literatuur dat kankercellen, zoals met niet-maligne zoogdiercellen epitheelcellen, zijn zeer gevoelig voor de mechanische en biofysische eigenschappen van de omringende extracellulaire matrix (ECM) en andere micro componenten 1-9. Elegant mechanistische studies hebben inzichten in de rol van extracellulaire stijfheid als een complex mechanosensitive signalering partner die kwaadaardige groei en de morfogenese 2,3,10,11 regelt. Dit werk is in het bijzonder bevorderd door de ontwikkeling van 3D in vitro tumormodellen die biologisch opnieuw relevant weefselarchitectuur en kunnen worden gekweekt in scaffold materialen met instelbare mechanica en afgebeeld door optische microscopie 12-19. De andere zijde van deze mechanoregulatory dialoog tussen tumor en micro waardoor kankercellen beurt de reologie van hun omgeving te wijzigen, ietwatmoeilijker te bestuderen. Bijvoorbeeld, tijdens invasieprocessen cellen aan de omtrek van een tumor kan ondergaan epitheliale naar mesenchymale transitie (EMT) en verhoging expressie van matrix metalloproteasen (MMP's) die plaatselijke afbraak van ECM 20-22, die van invloed mechanosensitive groei gedrag veroorzaken andere proximale tumorcellen. Via allerlei biochemische processen, kankercellen voortdurend bellen de lokale stijfheid van hun omgeving op en neer om verschillende processen aan te passen op verschillende tijdstippen. De hier beschreven methode is ingegeven door de behoefte aan analytische instrumenten die lokale veranderingen in de stijfheid en de naleving van de ECM tijdens de groei, die kan worden geïntegreerd met 3D tumor modellen en lengterichting gecorreleerd met biochemische en fenotypische veranderingen zonder beëindiging van de cultuur te melden.

Op zoek naar een geschikte techniek te implementeren in deze context, particle-tracking-microrheology (PTM) naar voren als een sterke kandidaat.Deze methode, bereidde aanvankelijk door Mason en Weitz 23,24, gebruikt de beweging van tracer probes ingebed in een complex fluïdum de frequentieafhankelijke complexe viscoelastische afschuifmodulus G * (ω) melden bij micron lengteschalen. Deze algemene benadering is ontwikkeld met meerdere variaties geschikt voor verschillende toepassingen in zachte gecondenseerde materie, colloïden, biofysica en polymeerfysica 25-31. PTM heeft bepaalde voordelen boven andere werkwijzen, aangezien uitlezingen lokale visco-elasticiteit worden door niet-destructieve beeldvorming van video biochemisch actieve tracer probes die zijn opgenomen bij de bereiding en de plaats blijft gedurende langere perioden van groei. Dit in tegenstelling tot de gouden standaard metingen met een oscillerende shear bulk reometer, die noodzakelijkerwijs beëindiging van de kweek en rapporteert de grootste macroscopische reologie van het monster plaats puntmetingen in het complex 3D tumor microenvirlieu. Inderdaad een aantal studies hebben illustreerde het nut van uitlegging metingen van bewegingen verklikstof peilstift in of rond kanker of niet-kankercellen te vervormingen geassocieerd met celmigratie 32, mechanische stress veroorzaakt door een expanderende sferoïde 33, intracellulaire reologie 34,35 meten, en om mechanische belastingen in gemanipuleerde weefsels 36, en de relatie tussen poriegrootte en invasie snelheid: 37 kaart. Andere technieken voor microrheology zoals atomaire kracht microscopie (AFM) kan worden uitgevoerd, maar hoofdzakelijk voor tasten op het monsteroppervlak en kunnen ook cultuur steriliteit dat longitudinale metingen compliceren 38 vormen.

We beschrijven hier een uitgebreid protocol omvat methoden voor de groei van 3D bolvormige tumoren geschikt voor overdracht in ECM met ingebouwde fluorescerende probes voor video particle-tracking en analysemethoden voor het betrouwbaar in kaart brengen van ruimtelijkeveranderingen in microrheology loop van de tijd in cultuur. In de onderhavige uitvoering worden 3D tumormodellen gekweekt in meerdere putjes formaat met een uitzicht op integratie van microrheology metingen met andere traditionele testen (bijvoorbeeld cytotoxiciteit) die dit formaat is bevorderlijk. In deze representatieve illustratie van deze methodologie we cultuur in vitro 3D sferoïden met PANC-1 cellen, een gevestigde pancreaskanker cellijn bekend sferoïden 39, maar alle metingen hierin beschreven vormen zijn breed toepasbaar te bestuderen van vaste tumoren met verschillende cellijnen geschikt voor 3D-cultuur. Omdat deze methode wordt inherent beeldvorming-gebaseerde het wordt bij uitstek geschikt voor co-registratie van microrheology data met grote doorvallend-lichtvelden van mening dat veranderingen in de groei cel, migratie en fenotype rapporteren hoge-resolutie. De implementatie van PTM geïntegreerd met doorvallend licht microscopie op deze manier veronderstelt reproduceerbare positionering van de microscoop podium which is typisch beschikbaar op gemotoriseerde commerciële Widefield epifluorescentie biologische microscopen. Het onderstaande protocol ontwikkeld kan worden uitgevoerd met elk redelijk uitgerust geautomatiseerde fluorescentie biologische microscoop. Dit is een inherent data-intensieve methode, die verwerving van gigabyte digitale video-microscopie gegevens voor offline verwerking vereist.

In het volgende protocol Protocol 1 betrekking op de initiële bereiding van bolvormige tumoren die hier beschreven middels agarose overlay maar kan worden gesubstitueerd met een verscheidenheid aan andere methoden, zoals opknoping druppel 40 of roterende cultuur 41 technieken. Protocol 2 beschrijft het proces om sferoïden in een collageen steiger hoewel alternatief kunnen in vitro 3D tumoren worden geteeld door het inkapselen en insluiten van cellen geresuspendeerd in ECM 12,15, in plaats van enkele voorgevormde niet-hechtende sferoïden. Bijbehorende protocollen beschrijven procedures voor obtaining tijdsopgeloste microrheology metingen door het verwerven en verwerken van video microscopie data, respectievelijk. Gegevensverwerking beschreven MATLAB, maken gebruik van open source routines voor PTM gebaseerd op algoritmen oorspronkelijk beschreven door Crocker en Grier 42, die ook uitgebreid ontwikkeld voor verschillende software platforms (zie http://www.physics.emory.edu/ ~ weken / IDL /).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Kweken bolvormige tumoren

  1. Meng 10 ml van celkweek kwaliteit water met 0,1 g agarose tot een 1% agarose oplossing te verkrijgen.
  2. Warmte agarose oplossing boven 70 ° C (ongeveer 14 seconden in een standaard magnetron of met een verwarmingsplaat) voor aliquoting 40 ul van agarose oplossing in een goed op een 96-wells plaat.
  3. Incubeer plaat bij 37 ° C gedurende ten minste 1 uur tijdens het oogsten van cellen onder toepassing van standaardtechnieken.
  4. Gebruik een hemacytometer om de concentratie van cellen te bepalen in de suspensie.
  5. Verdunde celsuspensie tot 1000 cellen / ml en voeg 100 ul van deze verdunning naar de put met de uitgeharde agarose bed.
  6. Plaats het monster op een schudder overnacht in een incubator ingesteld op 37 ° C en 5% CO2.
  7. Verwijder monster uit shaker en voeg 100 ul van media voor celkweek.
  8. Incubeer sferoïden totdat gewenste diameter is bereikt. Bijvoorbeeld, na 9 dagen, spheroid zal ongeveer 450 micrometer in doorsnede zijn. Gedurende deze tijd kan verse groeimedia worden toegevoegd aan de putjes maar aspiratie moet worden vermeden omdat dit zal resulteren in verwijdering van de sferoïde.

2. Voorbereiden 3D bolvormige tumoren Ingebed in ECM

  1. Bereid een werkplek met benodigde materialen in een laminaire stroming kap.
  2. Bereid een verdund mengsel van carboxylaat gemodificeerde 1 micrometer diameter fluorescerende tracer sondes door toevoeging van 2 delen voorraad sondes (2% vaste stof) tot 25 delen steriel water.
  3. Verwijderen van een fles van 3,1 mg / ml collageen uit de koelkast en plaats deze op het ijs.
  4. Aliquot 125 ul van collageen in een lege 2 ml flacon.
  5. Voeg 50 ul van verdunde tracer probe-oplossing aan de flacon met het collageen en vortex kort probes verspreiden.
  6. Voeg 235 ul van geschikte celkweek medium dat fenolrood (die geel zal blijken) voor een totaal volume van 410 ml en vortex kort voordat u 205 ml (helft van het totale volume) en het in een nieuwe 2 ml flacon. Vial 1 zal de tumor spheroïde bevatten en Vial 2 zal een controle mengsel zijn.
  7. Voeg ~ 2 ui 1 M NaOH tot injectieflacon 1 om de oplossing terug naar neutrale pH (kweekmedium dat fenol rood moeten terugkeren naar rood) te brengen. Merk op dat dit zal leiden tot het mengsel begint genezen als het niet op ijs gehouden. Vortex kort te mengen, dan onmiddellijk terug naar ijs rack.
    OPMERKING: De sferoïde is nauwelijks zichtbaar met het blote oog na 9 dagen kweken en nadat het uit de agarose bed is een moeilijke taak. Gebruik van een dissectie microscoop kan nuttig zijn voor sommige gebruikers. Behoud van de integriteit van de bolvormige tijdens de overdracht van het grootste belang.
  8. Met behulp van een brede mond pipet tip, verwijder voorzichtig 40 ul van media uit het putje met de tumor spheroïde. Bewaar deze 40 ui tijdens het uitvoeren van de volgende stap.
  9. Controleer het goed om te zien of de bolvormigewerd in de vorige stap. Als het was, voeg de 40 pl met de bolvormige om injectieflacon 1. Indien niet, dan plaatst de 40 pi terug in de put en herhaal de vorige stap.
  10. Roer Vial 1 (geen risico vortexen, kan het bolvormige beschadigen) alvorens het mengsel in 60 ui porties in drie putjes van een 96-wells plaat. Inspecteer elk putje met een microscoop na het toevoegen van het mengsel te bepalen die goed bevat sferoïde.
  11. Voeg ~ 2 ul 1 M NaOH en 40 pi celkweekmedium te Vial 2 en vortex voor aliquotting 60 ul van dit mengsel een lege put in de plaat met 96 putjes en etikettering als controle.
  12. Plaats de plaat in een 37 ° C incubator uitharden ten minste 1 uur.

3. Construct Grid van Bemonsteringspunten en Neem een ​​video op elk punt

  1. Breng het monster plaat uit de incubator aan de microscoop podium. Laat 10 min voor het monster te equilibrate de kamertemperatuur wanneer een verwarmde stadium niet beschikbaar.
  2. Let op de monster met laag vermogen objectief lenzen om zeker te zijn is intact en klaar voor de beeldvorming. Bepaal de tumor positie binnen de put.
  3. Beslissen hoeveel meetpunten te nemen. Meestal zal de 20 meetpunten in elk putje, verdeeld in concentrische ringen rond de bolvormige voldoende gedetailleerde resultaten te produceren.
  4. Verplaats de fase op elke gewenste positie gebruiken microscoop interface software om de x en y coördinaten (of opnemen coördinaten handmatig als interface software niet beschikbaar) opnemen.
  5. Schakel de microscoop om een ​​hoog aangedreven objectief (meestal 100X), en selecteer de juiste filter kubus voor de golflengte van de tracer sondes. Gebruik de lijst van punten gemaakt in stap 3.4 om naar het eerste punt in het net.
  6. Pas de focus naar de bodem van de put te vinden, dan omhoog naar een gezichtsveld (FOV) met meerdere in-focus trac vindener probes.
  7. Let op de intensiteit histogram en de belichting in intensiteit en tijd om de grootste dynamisch bereik mogelijk met dien verstande dat het beeld niet verzadigd raken.
  8. Het verkrijgen van een video sequentie bij een framerate van 20-30 msec per frame (ongeveer 800 frames of 16-24 sec in lengte wordt aanbevolen om voldoende statistische gegevens voor robuuste MSD berekening evenwicht met de noodzaak voor het minimaliseren van acquisitie tijd op elke ruimtelijke roosterpunt bieden) en slaan met een passende overeenkomst. Tijdens de opname, hoeft de microscoop of tafel niet aan.
  9. Herhaal stap 3,6-3,9 voor elk monsterpunt in het raster.
  10. Herhaal stap 3,3-3,10 voor elke wel in het experiment.

4. Analyseer videogegevens Bereken reologische eigenschappen van elk monster Point

  1. Kopieer alle videogegevens een analyse-map (eventueel op een andere computer).
  2. Beeldgegevens importeren in MATLAB of andere analyse software.
    NOTE: Uitgebreide documentatie met betrekking tot de set van MATLAB hier aangenomen deeltje volgen routines is beschikbaar op http://people.umass.edu/kilfoil . Het gebruik van een aangepaste aanroepende functie voor het automatisch verwerken van meerdere bestanden op verschillende posities wordt aanbevolen.
  3. Kalibreer de software door het analyseren van verschillende frames van de video om adequaat te bepalen selectie en afwijzing parameters (grootte, bandpass, etc.) voor het identificeren sonde center posities. Uitgebreide achtergrond voor deze cruciale stappen wordt beschreven door Crocker en Grier.
  4. Gebruik de software om elke probe positie voor alle videobeelden automatisch te bepalen en vervolgens deze posities ook in trajecten.
  5. Gebruik de baangegevens de gemiddelde kwadratische verplaatsing (MSD) berekenen als functie van de vertraging, waarbij u de geschikte ruimtelijke kalibratiefactor (micrometer per pixel) Voor het specifiek objectieflens elke pixel binning, enz. (gewoonlijk uitgevoerdmeta-data).
  6. Bereken G * (met behulp van de gegeneraliseerde Stokes-Einstein relatie rekening gehouden met de grenzen van de toepasbaarheid van GSER voor een bepaald monster 24,28,43. Alternatief gebruikers willen ECM eigenschappen rechtstreeks van MSD interpreteren door eenvoudig de macht wet schaalvergroting, plateau waarden, indexen van heterogeniteit of andere parameters.
  7. Herhaal stap 4.2 tot 4.6 voor elke FOV in het experiment.
  8. Positiegegevens co-register uit stap 3.4 met visco-elastische modulii op een bepaalde frequentie van belang. Afhankelijk van de fabrikant van de gebruikte microscoop, kan deze stap worden vergemakkelijkt door een aangepaste routine die microscoop metagegevens of positiegegevens handmatig worden getabelleerd leest.
  9. Gebruik 3D-interpolatie functies om een ​​ruimtelijke reologie kaart van de ECM te genereren.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Om de geldigheid van G * (ω) metingen bij gelokaliseerde posities binnen een complex model tumormicromilieu controleren werden twee eerste validatie-experimenten uitgevoerd. Ten eerste, we wilden onze metingen te valideren tegen de "gouden standaard" van bulk oscillerende shear reometrie. We bereidden identieke monsters van collageen matrix (zonder cellen) in een concentratie van 1,0 mg / ml collageen. Deze monsters werden onderzocht met een bulk reometer (TA Instruments AR-G2, met 40 mm parallelle pl...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

In dit protocol introduceren we een robuuste en breed toepasbare strategie voor het longitudinaal volgen van lokale veranderingen in de ECM stijfheid in 3D tumor modellen. Wij voorzien dat deze methodologie door kanker biologen en biofysici geïnteresseerd in mechanosensitive gedrag betrokken bij matrix remodeling tijdens tumorgroei en invasie processen kan worden aangenomen. Precieze kwantificering van matrix afbraakkinetiek kan bijzonder waardevol zijn om die het bestuderen van de activiteit van matrixmetalloproteases,...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

Dankbetuigingen

We dankbaar de open-source delen van MATLAB-deeltje volgen code die door Maria Kilfoil (erkennen http://people.umass.edu/kilfoil/ ), samen met de eerdere IDL code en uitgebreide documentatie die door John C. Crocker en Eric R. Weeks. Dit werk werd mogelijk gemaakt door financiële steun van het National Cancer Institute (NCI / NIH), K99CA155045 en R00CA155045 (PI: JPC).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Bovine type 1 collageenBD Biosciences, San Jose, CA354231
PANC-1American Type Cell Culture, Manassas, VACRL1469of andere geschikte celtype
Fluorescente microspheresLife Technologies, Carlsbad, CA906906
MatrigelBD Biosciences, Bedford, MA354230
AgaroseFisher Bioreagents, Waltham, MAC12H18O9
NaOHFisher Bioreagents, Waltham, MANC0480985
96-well beeldplatenCorning Inc., Corning, NY3904
DMEMHyclone, Waltham, MASH30243.01of geschikte celkweekmedia
Zeiss AxioObsever MicroscoopZeiss, Oberkochen, Duitslandinclusief high-speed camera en beeldsoftware
MATLAB softwareThe Mathworks, Natick, MA

Referenties

  1. Bissell, M. J., et al. Tissue structure, nuclear organization, and gene expression in normal and malignant breast. Cancer Res. 59, 1757-1763 (1999).
  2. Kumar, S., Weaver, V. M. Mechanics, malignancy, and metastasis: the force journey of a tumor cell. Cancer metastasis reviews. 28, 113-127 (2009).
  3. Paszek, M. J., et al. Tensional homeostasis and the malignant phenotype. Cancer cell. 8, 241-254 (2005).
  4. Bershadsky, A. D., Balaban, N. Q., Geiger, B. Adhesion-dependent cell mechanosensitivity. Annual review of cell and developmental biology. 19, 677-695 (2003).
  5. Dupont, S., et al. Role of YAP/TAZ in mechanotransduction. Nature. 474, 179-183 (2011).
  6. Ingber, D. E. Tensegrity-based mechanosensing from macro to micro. Prog Biophys Mol Biol. 97, 163-179 (2008).
  7. Peyton, S. R., Ghajar, C. M., Khatiwala, C. B., Putnam, A. J. The emergence of ECM mechanics and cytoskeletal tension as important regulators of cell function. Cell Biochem Biophys. 47, 300-320 (2007).
  8. Schmeichel, K. L., Bissell, M. J. Modeling tissue-specific signaling and organ function in three dimensions. J Cell Sci. 116, 2377-2388 (2003).
  9. Nelson, C. M., Bissell, M. J. Of extracellular matrix, scaffolds, and signaling: tissue architecture regulates development, homeostasis, and cancer. Annu Rev Cell Dev Biol. 22, 287-309 (2006).
  10. Butcher, D. T., Alliston, T., Weaver, V. M. A tense situation: forcing tumour progression. Nat Rev Cancer. 9, 108-122 (2009).
  11. Assoian, R. K., Klein, E. A. Growth control by intracellular tension and extracellular stiffness. Trends Cell Biol. 18, 347-352 (2008).
  12. Lee, G. Y., Kenny, P. A., Lee, E. H., Bissell, M. J. Three-dimensional culture models of normal and malignant breast epithelial cells. Nat Methods. 4, 359-365 (2007).
  13. Debnath, J., Brugge, J. S. Modelling glandular epithelial cancers in three-dimensional cultures. Nature reviews. Cancer. 5, 675-688 (2005).
  14. Ulrich, T. A., Jain, A., Tanner, K., MacKay, J. L., Kumar, S. Probing cellular mechanobiology in three-dimensional culture with collagen-agarose matrices. Biomaterials. 31, 1875-1884 (2010).
  15. Abu-Yousif, A. O., Rizvi, I., Evans, C. L., Celli, J. P., Hasan, T. PuraMatrix encapsulation of cancer cells. J. Vis. Exp. (34), e1692(2009).
  16. Debnath, J., Muthuswamy, S. K., Brugge, J. S. Morphogenesis and oncogenesis of MCF-10A mammary epithelial acini grown in three-dimensional basement membrane cultures. Methods. 30, 256-268 (2003).
  17. Celli, J. P., Rizvi, I., Evans, C. L., Abu-Yousif, A. O., Hasan, T. Quantitative imaging reveals heterogeneous growth dynamics and treatment-dependent residual tumor distributions in a three-dimensional ovarian cancer model. J Biomed Opt. 15, 051603-051610 (2010).
  18. Rizvi, I., et al. Synergistic Enhancement of Carboplatin Efficacy with Photodynamic Therapy in a Three-Dimensional Model for Micrometastatic Ovarian Cancer. Cancer Res. 70, 9319-9328 (2010).
  19. Cretu, A., Castagnino, P., Assoian, R. Studying the Effects of Matrix Stiffness on Cellular Function using Acrylamide-based Hydrogels. J. Vis. Exp. (42), e2089(2010).
  20. Kenny, H. A., Lengyel, E. MMP-2 functions as an early response protein in ovarian cancer metastasis. Cell Cycle. 8, (2009).
  21. Kenny, H. A., Kaur, S., Coussens, L. M., Lengyel, E. The initial steps of ovarian cancer cell metastasis are mediated by MMP-2 cleavage of vitronectin and fibronectin. J Clin Invest. 118, 1367-1379 (2008).
  22. Lee, J. M., Dedhar, S., Kalluri, R., Thompson, E. W. The epithelial-mesenchymal transition: new insights in signaling, development, and disease. J Cell Biol. 172, 973-981 (2006).
  23. Mason, T. G., Weitz, D. A. Optical Measurements of Frequency-Dependent Linear Viscoelastic Moduli of Complex Fluids. Physical Review Letters. 74, 1250(1995).
  24. Mason, T. G., Ganesan, K., van Zanten, J. H., Wirtz, D., Kuo, S. C. Particle Tracking Microrheology of Complex Fluids. Physical Review Letters. 79, 3282-3285 (1997).
  25. Crocker, J. C., et al. Two-Point Microrheology of Inhomogeneous Soft Materials. Physical Review Letters. 85, 888(2000).
  26. Valentine, M. T., et al. Investigating the microenvironments of inhomogeneous soft materials with multiple particle tracking. Physical Review E. 64, 061506(2001).
  27. Helfer, E., et al. Microrheology of Biopolymer-Membrane Complexes. Physical Review Letters. 85, 457(2000).
  28. Levine, A. J., Lubensky, T. C. One- and Two-Particle Microrheology. Physical Review Letters. 85, 1774(2000).
  29. Jonas, M., Huang, H., Kamm, R. D., So, P. T. Fast fluorescence laser tracking microrheometry, II: quantitative studies of cytoskeletal mechanotransduction. Biophys J. 95, 895-909 (2008).
  30. Celli, J., et al. Viscoelastic properties and dynamics of porcine gastric mucin. Biomacromolecules. 6, 1329-1333 (2005).
  31. Pelletier, V., Gal, N., Fournier, P., Kilfoil, M. L. Microrheology of microtubule solutions and actin-microtubule composite networks. Phys Rev Lett. 102, 188303(2009).
  32. Bloom, R. J., George, J. P., Celedon, A., Sun, S. X., Wirtz, D. Mapping local matrix remodeling induced by a migrating tumor cell using three-dimensional multiple-particle tracking. Biophys J. 95, 4077-4088 (2008).
  33. Gordon, V. D., et al. Measuring the mechanical stress induced by an expanding multicellular tumor system: a case study. Exp Cell Res. 289, 58-66 (2003).
  34. Li, Y., Schnekenburger, J., Duits, M. H. Intracellular particle tracking as a tool for tumor cell characterization. J Biomed Opt. 14, 064005(2009).
  35. Tseng, Y., Kole, T. P., Wirtz, D. Micromechanical Mapping of Live Cells by Multiple-Particle-Tracking Microrheology. Biophysical Journal. 83, 3162-3176 (2002).
  36. Gjorevski, N., Nelson, C. M. Mapping of Mechanical Strains and Stresses around Quiescent Engineered Three-Dimensional Epithelial Tissues. Biophysical Journal. 103, 152-162 (2012).
  37. Yang, Y. L., Motte, S., Kaufman, L. J. Pore size variable type I collagen gels and their interaction with glioma cells. Biomaterials. 31, 5678-5688 (2010).
  38. Ludwig, T., Kirmse, R., Poole, K., Schwarz, U. S. Probing cellular microenvironments and tissue remodeling by atomic force microscopy. Pflugers Archiv : European journal of physiology. 456, 29-49 (2008).
  39. Sipos, B., et al. A comprehensive characterization of pancreatic ductal carcinoma cell lines: towards the establishment of an in vitro research platform. Virchows Archiv : an international journal of pathology. 442, 444-452 (2003).
  40. Timmins, N. E., Nielsen, L. K. Generation of multicellular tumor spheroids by the hanging-drop method. Methods Mol Med. 140, 141-151 (2007).
  41. Kim, J. B. Three-dimensional tissue culture models in cancer biology. Semin Cancer Biol. 15, 365-377 (2005).
  42. Crocker, J. C., Grier, D. G. Methods of Digital Video Microscopy for Colloidal Studies. Journal of Colloid and Interface Science. 179, 298-310 (1996).
  43. Savin, T., Doyle, P. S. Static and Dynamic Errors in Particle Tracking Microrheology. Biophysical Journal. 88, 623-638 (2005).
  44. Evans, C. L., et al. Killing hypoxic cell populations in a 3D tumor model with EtNBS-PDT. PLoS ONE. 6, e23434(2011).
  45. Debnath, J., et al. The role of apoptosis in creating and maintaining luminal space within normal and oncogene-expressing mammary acini. Cell. 111, 29-40 (2002).
  46. Celli, J. P., et al. Helicobacter pylori moves through mucus by reducing mucin viscoelasticity. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 14321-14326 (2009).
  47. Bansil, R., Celli, J. P., Hardcastle, J. M., Turner, B. S. The Influence of Mucus Microstructure and Rheology in Helicobacter pylori Infection. Frontiers in immunology. 4, 310(2013).
  48. Furst, E. M. Applications of laser tweezers in complex fluid rheology. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 10, 79-86 (2005).
  49. Gosse, C., Croquette, V. Magnetic Tweezers: Micromanipulation and Force Measurement at the Molecular Level. Biophysical Journal. 82, 3314-3329 (2002).
  50. Dembo, M., Wang, Y. -L. Stresses at the Cell-to-Substrate Interface during Locomotion of Fibroblasts. Biophysical Journal. 76, 2307-2316 (1999).
  51. Franck, C., Maskarinec, S. A., Tirrell, D. A., Ravichandran, G. Three-dimensional traction force microscopy: a new tool for quantifying cell-matrix interactions. PLoS ONE. 6, e17833(2011).
  52. Celli, J. P., Petrovic, L., Massdodi, I., Rizvi, I., Hasan, T. Overcoming therapeutic resistance in pancreatic cancer is not a simple mix of PDT and chemotherapy: Evaluation of PDT-chemotherapy combinations in 3D tumor models. Proc SPIE. , 85680R-85680R (2013).
  53. Glidden, M. D., et al. Image-Based Quantification of Benzoporphyrin Derivative Uptake, Localization, and Photobleaching in 3D Tumor Models, for Optimization of PDT Parameters. Theranostics. 2, 827-839 (2012).
  54. Celli, J. P., et al. An imaging-based platform for high-content, quantitative evaluation of therapeutic response in 3D tumour models. Scientific reports. 4, 3751-3710 (2014).
  55. Celli, J. P. Stromal interactions as regulators of tumor growth and therapeutic response: A potential target for photodynamic therapy. Israel journal of chemistry. 52, 757-766 (2012).
  56. Garber, K. Stromal depletion goes on trial in pancreatic cancer. J Natl Cancer Inst. 102, 448-450 (2010).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

3D tumormodellenalvleesklierkankercollageenscafooldfluorescente tracer probesgegeneraliseerde Stokes Einstein relatievisco elastische schuifmoduluslongitudinale monitoringmechanische micro omgeving

Gerelateerde artikelen