Fizjologiczne sferoidy 3D pochodzące od pacjenta do badań przesiewowych leków przeciwnowotworowych w celu ukierunkowania na rakowe komórki macierzyste

Michael E. Bregenzer; Ciara Davis; Eric N. Horst; Pooja Mehta; Caymen M. Novak; Shreya Raghavan; Catherine S. Snyder; Geeta Mehta

doi:10.3791/59696

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Fizjologiczne sferoidy 3D pochodzące od pacjenta do badań przesiewowych leków przeciwnowotworowych w celu ukierunkowania na rakowe komórki macierzyste

8.1K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/59696

⸱

5 lipca 2019

Michael E. Bregenzer^*¹ , Ciara Davis^*¹ , Eric N. Horst^*¹ , Pooja Mehta^*² , Caymen M. Novak^*¹ , Shreya Raghavan^*² , Catherine S. Snyder^*² , Geeta Mehta¹^,²^,³^,⁴

¹Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, ²Department of Materials Science and Engineering, University of Michigan, ³Rogel Cancer Center, School of Medicine, University of Michigan, ⁴Macromolecular Science and Engineering, University of Michigan

^* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Ten protokół opisuje generowanie sferoid pochodzących od pacjentów oraz dalszą analizę, w tym kwantyfikację proliferacji, testy cytotoksyczności, cytometrię przepływową, barwienie immunofluorescencyjne i obrazowanie konfokalne, w celu oceny potencjału kandydatów na leki jako terapii przeciwnowotworowych. Protokół ten wspiera medycynę precyzyjną w identyfikacji specyficznych leków dla każdego pacjenta i stadium choroby.

Streszczenie

W tym protokole opisujemy procedurę generowania sferoid guza w 384-dołkowych wiszących kropelkach, aby umożliwić wysokoprzepustowe badania przesiewowe leków przeciwnowotworowych w fizjologicznie reprezentatywnym mikrośrodowisku. Przedstawiamy tworzenie się sferoid komórek macierzystych raka pochodzących od pacjenta, a także manipulację tymi sferoidami w celu dokładnej analizy po leczeniu farmakologicznym. W szczególności opisujemy zbiór danych dotyczących morfologii sferoidów, proliferacji, żywotności, toksyczności leków, fenotypu komórek i lokalizacji komórek. Protokół ten koncentruje się w dużej mierze na technikach analizy, które można łatwo wdrożyć za pomocą 384-dołkowej platformy wiszącej kropli, dzięki czemu idealnie nadaje się do wysokoprzepustowych badań przesiewowych leków. Chociaż podkreślamy znaczenie tego modelu w badaniach nad rakiem jajnika i badaniami nad rakowymi komórkami macierzystymi, platforma 384-well jest otwarta na badania nad innymi typami nowotworów i modelami chorób, rozszerzając użyteczność platformy na wiele dziedzin. Przewiduje się, że dzięki poprawie szybkości spersonalizowanych badań przesiewowych leków i jakości wyników badań przesiewowych dzięki łatwym do wdrożenia fizjologicznie reprezentatywnym kulturom 3D, platforma ta pomoże w opracowaniu nowych terapii i strategii leczenia specyficznych dla pacjenta, a tym samym będzie miała szeroki wpływ kliniczny.

Wprowadzenie

Światowa śmiertelność związana z rakiem osiągnęła liczbę 9,8 miliona zgonów w 2018 roku¹, podkreślając potrzebę rozwoju ulepszonych metod terapeutycznych. Niestety, koszty opracowania leków przeciwnowotworowych rosną, a opracowanie pojedynczego leku kosztuje około 650 milionów USD² wskazuje na potrzebę poprawy strategii opracowywania nowych leków przeciwnowotworowych. Rakowe komórki macierzyste (CSC), które charakteryzują się zwiększoną odpornością na chemoodporność³, zdolnością do samoodnawiania się i zdolnością do zasiewania nowych nowotworów⁴ są uważane za odpowiedzialne....