Geração de gradientes heterogêneos de drogas em populações de câncer em um acelerador de evolução Microfluídico para observação em tempo real

Resumo

Nós apresentamos um modelo microfluídicos do cancer-em-microplaqueta, a tecnologia do "acelerador evolução", que fornece uma plataforma controlável para estudos quantitativos em tempo real a longo prazo da dinâmica do cancro dentro das condições ambientais bem definidas no único-Cell Nível. Espera-se que esta tecnologia funcione como um modelo in vitro para pesquisa fundamental ou desenvolvimento de fármacos pré-clínicos.

Resumo

A cultura celular convencional continua sendo o modelo pré-clínico mais freqüentemente utilizado, apesar de sua comprovada capacidade limitada de prever resultados clínicos em câncer. Modelos de câncer microfluídico em chip têm sido propostos para colmatar a lacuna entre as culturas 2D convencionais supersimplificadas e modelos animais mais complicados, que têm capacidade limitada para produzir resultados quantitativos confiáveis e reprodutíveis. Aqui, nós apresentamos um modelo microfluídicos do cancer-em-microplaqueta que reproduz componentes chaves de um microambiente complexo do tumor em uma maneira detalhada, contudo é simples bastante fornecer descrições quantitativas robustas da dinâmica do cancro. Este modelo microfluídico de câncer em chip, o "Evolution Accelerator", divide uma grande população de células cancerosas em uma matriz interconectada de microambientes tumorais, gerando uma paisagem de estresse quimioterápico heterogêneo. A progressão e a dinâmica evolutiva do câncer em resposta ao gradiente de drogas podem ser monitoradas por semanas em tempo real, e inúmeros experimentos a jusante podem ser realizados de forma complementar às imagens de lapso de tempo tiradas no decorrer dos experimentos.

Introdução

O câncer tem sido cada vez mais reconhecido como um ecossistema complexo que depende não só da continuação da desregulação das populações de células mutadas, mas também de interações vitais entre as células cancerosas e o microambiente hospedeiro. Nesse sentido, o câncer evolui em uma paisagem adaptativa manifestada por uma combinação de fatores, incluindo um microambiente de tumor heterogêneo e conversa cruzada com uma variedade de células hospedeiras, todas as quais contribuem com pressões seletivas para mais genética ou alterações epigenéticas^1,2,3. No contexto de tumores ....

Protocolo

1. fabricação de microfluídico dispositivo

1. Gere o padrão microfluídico desejado usando um software de design de layout (consulte materiais complementares).
2. Fabricar a máscara fotográfica. Consulte tabela de materiais para obter mais detalhes.
   1. Utilizando um gravador de laser, escreva o padrão em uma placa de vidro de soda-cal revestida com 100 nm de CR e 500 nm de fotororesista AZ1518.
   2. Desenvolva o fotoresistente com o colaborador AZ300MIF para 60 s.
   3. Etch afastado o cromo sem proteção do fotoresistente usando CR-7 Chromium Etchant.
   4. Descasque fora o fotoresistente residual usa....

Resultados

Validação do crescimento celular ideal no chip
Um dos principais objetivos da plataforma experimental é reproduzir os principais componentes e interações em um microambiente de tumor complexo de forma abrangente, mas simples o suficiente para fornecer dados quantitativos, confiáveis e reprodutíveis. Este objetivo só pode ser alcançado se tivermos controle total dos fatores ambientais físicos e bioquímicos. Devemos excluir os fatores indesejados ou descobrir uma maneira.......

Discussão

A cultura celular convencional foi desenvolvida há quase um século e continua sendo o modelo pré-clínico mais freqüentemente utilizado na pesquisa biomédica, apesar de sua comprovada capacidade limitada de prever resultados clínicos no câncer¹⁷. Os modelos animais oferecem a maior relevância fisiológica e similaridade genética razoável para os seres humanos, mas há muito têm sido reconhecidos para ter limitações significativas na predição de resultados humanos¹⁸. Entre todo.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Seringas de ponta Luer-Lok BD 10 mL	BD	14-823-16E
Antibiótico-Antimicótico	Sigma-Aldrich	A5955	1x anti-anti
AZ 300 MIF	Merck KGaA	18441123163	Revelador fotorresistente
AZ1518	Merck KGaA	AZ1518	Fotorresistente
AZ4330	Merck KGaA	AZ4330	Fotorresistente
Cr Cromo Etchant	Sigma-Aldrich	651826
Soro bovino fetal (FBS)	Life Technologies Corporation	10437028
Heidelberg DWL 66 + laserwriter	Heidelberg Instruments	DWL66 +	Fotomáscara de escrita
Hexametildisilazane (HMDS)	Sigma-Aldrich	379212	Para aprimoramento de adesão fotorresistente
Pinos de aço ocos	Novo Tubo Pequeno da Inglaterra	NE-1300-01	. 025 OD .017 ID x .500 long / tipo 304 WD fullhard
ibidi Sistema de Aquecimento, Placas Multi-Poço, K-Frame	ibidi	10929	Incubadora no palco
Agulha dispensadora Luer-Lok 23 G	McMaster-Carr	75165A684	Para conectar seringas e tubos
Placa Lumox 35	Sarstedt	94.6077.331	Placa de cultura de células permeáveis a gás
Removedor de micropositos 1165	Dow Electronic Materials	Removedor de micropositores 1165	Removedor de fotorresistentes
Microseal B Selador adesivo	Bio-Rad Laboratories	MSB1001	O-Ring selador
(para vedação de placa Lumox)	McMaster-Carr	9452K114	Dash No. 27; 1-5/16" ID x 1-7/16" OD; Anel O-Ring Duro 70
(para vedação de janela de vidro inferior)	McMaster-Carr	9452K74	Painel No. 20; 7/8" ID x 1" OD; Duro 70
Plasma-Preen Sistema de Limpeza/Gravação de Plasma Plasmatic	Systems, Inc	Plasma-Preen	Sistema de plasma de oxigênio
RPMI 1640	Life Technologies Corporation	11875-093
Samco RIE800iPB DRIE	Samco	RIE800iPB	Sistema de gravação de íons reativos profundos Alinhador de
máscara SUSS MA6 Alinhador	SUSS MicroTec	MA6
Elastômero de silicone Sylgard 184 Elastômero	Fisher Scientific	NC9285739	PDMS
TePla M4L gravador de plasma	PVA TePla	M4L	Gravador de plasma
Tricloro-1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctil-silano (PFOTS)	Sigma-Aldrich	448931	Para silanização de wafer de silício
Tubo microbore Tygon (0,020 "x 0,060" OD)	Tubos Cole-Parmer	EW-06419-01	para entrega de mídia

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