Um protocolo é apresentado para detectar células tumorais ovarianas circulantes utilizando um sistema de fluxo fotoacústico feito medida e nanopartículas de sulfeto de cobre cobertas de ácido fólico.
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Artigo de método
Um protocolo é apresentado para detectar células tumorais ovarianas circulantes utilizando um sistema de fluxo fotoacústico feito medida e nanopartículas de sulfeto de cobre cobertas de ácido fólico.
Muitos estudos sugerem que a enumeração das células tumorais circulantes (CTCs) pode mostrar a promessa como uma ferramenta prognóstico para o câncer de ovário. As estratégias atuais para a detecção de CTCs incluem citometria de fluxo, dispositivos microfluídicos e reação em cadeia de polimerase em tempo real (RT-PCR). Apesar dos avanços recentes, os métodos para a detecção da metástase precoce do câncer de ovário ainda não têm a sensibilidade e especificidade necessárias para a tradução clínica. Aqui, um novo método é apresentado para a detecção de células tumorais circulantes ovarianas por citometria de fluxo fotoacústico (PAFC) utilizando um sistema impresso tridimensional personalizado (3D), incluindo uma câmara de fluxo e uma bomba de seringa. Este método utiliza nanopartículas de sulfeto de cobre tampados com ácido fólico (FA-CuS NPs) para atingir células cancerosas ovarianas SKOV-3 pela PAFC. Este trabalho demonstra a afinidade destes agentes de contraste para pilhas ovarianas do cancro. Os resultados mostram caracterização de PN, detecção de PAFC e captação de NP por microscopia de fluorescência, demonstrando assim o potencial deste novo sistema para detectar CTCs ovarianos em concentrações fisiologicamente relevantes.
O câncer de ovário é uma das neoplasias ginecológicas mais mortais e resultou em cerca de 184.800 mortes em todo o mundo em 20181. Vários estudos têm mostrado a correlação entre a progressão do câncer de ovário (ou seja, metástase) e a presença de CTCs2,3,4. O método mais comum para detecção e isolamento de CTCs utiliza o sistema Cellsearch, que tem como alvo o receptor EpCam5. Expressão EpCam, no entanto, é downregulated em epitelial para transição mesenchymal, que tem sido implicado na metástase do câncer6. Apesar dos avanços, as tecnologias clínicas atuais ainda sofrem de baixa precisão, alto custo e complexidade. Devido a essas desvantagens, novas tecnologias para a descoberta e enumeração de CTCs ovarianos tornou-se uma área importante para a pesquisa.
Recentemente, a PAFC surgiu como um método eficaz para a detecção não invasiva de células cancerosas, análise de nanomateriais e identificação de bactérias7,8,9. PAFC difere da citometria do fluxo de fluorescência tradicional, detectando anallítos no fluxo, utilizando fotoacústica. O efeito fotoacústico é gerado quando a luz laser é absorvida por um material que causa expansão termoelástica, produzindo uma onda acústica que pode ser detectada por um transdutor de ultrassom10,11. As vantagens da PAFC em relação aos métodos tradicionais de citometria de fluxo incluem simplicidade, facilidade de tradução para ambientes clínicos e a detecção de CTCs em profundidades sem precedentes nas amostras de pacientes12,13. Estudos recentes têm utilizado sistemas de PAFC para a detecção de células usando contraste endógeno e exógeno14,15. Agentes de contraste de absorção de luz próximos ao infravermelho (NIR), como corante verde de indocianina, e NPs metálicos (por exemplo, ouro e CuS) têm sido usados para a rotulagem seletiva de células e tecidos em combinação com imagens fotoacústicas16,17,18. Devido à profundidade melhorada da penetração da luz nir dentro dos tecidos biológicos, a detecção fotoacústica de absorventes pode ser realizada em maiores profundidades para aplicações clínicas. Devido ao seu grande potencial de utilização na clínica, a combinação de agentes de contraste nir alvo com PAFC tem gerado um interesse considerável para a detecção de CTCs.
A PAFC em combinação com agentes de contraste direcionados fornece uma abordagem melhorada para análise de alta taxa de taxa de taxa de avaliação de amostras de pacientes com maior precisão e detecção direcionada de CTCs. Uma das principais estratégias de detecção para CTCs é a segmentação específica das proteínas de membrana presentes na célula de interesse. Uma característica notável dos CTCs ovarianos é a superexpressão dos receptores de folato localizados em sua membrana externa19. A segmentação do receptor de folato é uma estratégia ideal para a identificação de CTCs ovarianos no sangue porque as células endógenas, que têm maior expressão de receptores de ácido fólico, são geralmente luminais e têm exposição limitada à corrente sanguínea20. NPs sulfeto de cobre (CuS NPs) foram recentemente reconhecidos por sua capacidade de atingir receptores de folato expressos em células cancerosas21. Combinados com sua biocompatibilidade, facilidade de síntese e absorção profunda no NIR, esses agentes de contraste np fazem uma estratégia de segmentação ideal para a detecção de CTCs ovarianos utilizando PAFC.
Este trabalho descreve a preparação de FA-CuS NPs e seu uso para a detecção de células cancerosas ovarianas em um sistema de fluxo fotoacústico. Os PNNs CuS são modificados com ácido fólico para atingir especificamente CTCs ovarianos e emitem um sinal fotoacústico quando estimulados com um laser de 1.053 nm. Os resultados indicam a detecção bem sucedida de células cancerosas ovarianas incubadas com esses agentes de contraste fotoacústico dentro do sistema PAFC. Estes resultados mostram a detecção de células cancerosas ovarianas até concentrações de 1 célula/μL, e microscopia fluorescência confirma a captação bem sucedida dessas partículas por células cancerosas ovarianas SKOV-322. Este trabalho fornece uma descrição detalhada da síntese fa-cus nps, preparação de amostras para microscopia de fluorescência, construção do sistema de fluxo fotoacústico, e a detecção fotoacústica de células cancerosas ovarianas. O método apresentado mostra a identificação bem sucedida de CTCs ovarianos no fluxo que utiliza FA-CuS NPs. O trabalho futuro centrar-se-á sobre a aplicação clínica desta tecnologia para a deteção adiantada da metástase ovariana do cancro.
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1. Síntese e Funcionalização de Nanopartículas
NOTA: Síntese do FA-CuS NPs é alcançado usando um método de síntese de um pote adaptado de um protocolo publicado anteriormente21.
CUIDADO: Toda a síntese deve ocorrer em uma capa química ventilada da emuman.
2. Caracterização np
3. Cultura celular
4. Marcação fluorescente de FA-CuS NPS para microscopia
5. FA-CuS NPS Captação por células de câncer de ovário
6. Microscopia fluorescência da captação de FA-CuS NPS
7. Arquitetura do sistema de fluxo
8. Pós-Processamento
a magnitude do sinal analítico, de modo que e integrar o envelope para medir o sinal total resultante de cada aquisição. Compare os sinais de cada grupo de teste (ou seja, PBS, células marcadas, FA-CuS NPs, células sozinhas) utilizando um t-test em software estatístico R. Os sinais fotoacústicos crus e suas transformações de Hilbert são apresentados na figura 4.Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
A Figura 1A mostra uma imagem TÍPICA DE TEM das nanopartículas sintetizadas. O tamanho médio da nanopartícula típica é de aproximadamente 8,6 nm ± 2,5 nm. A medição de nanopartículas foi realizada no ImageJ. As funções do ponto inicial e da bacia hidrográfica foram aplicadas para separar as partículas para medição. Os diâmetros horizontais e verticais de cada partícula foram medidos perpendiculares uns aos outros e mais em média. Para dls, um...
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Este protocolo é um método direto para a detecção de CTCs ovarianos utilizando PAFC e um agente de contraste CuS alvo. Muitos métodos têm sido explorados para a detecção de CTCs ovarianos, incluindo dispositivos microfluídicos, RT-PCR e citometria fluorescênciafluxo 23,24,25. Estes variam em complexidade, custo e precisão, limitando sua eficácia em ambientes clínicos. A PAFC introduz várias vantagens sobre esses métodos tradicio...
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Os autores não têm nada a divulgar.
Os autores gostariam de reconhecer Madeleine Howell por sua ajuda com a síntese, Matthew Chest por sua ajuda para projetar o sistema de fluxo, e Ethan Marschall para assistência com SolidWorks.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 0,025% de tripsina com EDTA | Corning | 25-053-CL | |
| 0,2 µ m Unidade de filtração a vácuo de 1.000 mL | VWR | 10040-440 | Para filtrar grandes volumes de água DI. |
| 0,2 µ m filtro de seringa estéril | VWR | 28145-477 | |
| impresso em 3D | Cartão de aquisição feito sob medida | ||
| National Instruments | PXIe-5170R | 250 MS/s, 8 canais, 14 bits | |
| Alconox | Sigma-Aldrich | 242985-1.8KG | Detergente usado para limpar vidraria. |
| Filtros Centrífugos Amicon Ultra-15 Filtros Centrífugos | Millipore | UFC903024 | |
| Amicon Ultra-4 | Hematocitômetro Millipore | UFC803024 | |
| Bright-Line | Hausser Scientific | 1492 | |
| Cloreto de Cobre(II) | ACROS ORGANICS | de | |
| Thorlabs | LMH-10x-532 | Para acoplar luz pulsada para fibra óptica. | |
| Estágio de acoplamento | Newport | F-91-C1-T | Estágio para acoplamento de luz pulsada à objetiva. Contém FP-1A e LMH-10x-532 |
| CPX Series Digital Ultrasonic Cleaning Bath | Fisherbrand | Modelo CPX3800 | |
| Software de aquisição de dados | National Instruments | NI LabVIEW 2017 (32 bits) | LabVIEW usado para sincronizar pulsos de laser com aquisição de dados. |
| Software de Processamento de Dados | Mathworks | Matlab R2016a | Reconstruções e gráficos produzidos com o software Matlab. |
| FBS | Sigma-Aldrich | F2442-500ML | |
| Mandril de Fibra | Newport | FPH-DJ | Usado para segurar a fibra nua. |
| Acoplador de fibra | Newport | FP-1A | Estágio de 3 eixos para posicionar o mandril de fibra e a fibra óptica no foco da objetiva. |
| Ácido Fólico | Sigma-Aldrich | F7876-10G | |
| Formvar Revestido TEM Grids | Electron Microscopy Sciences | FCF300--SB | |
| Masterflex Tubing | Cole Parmer | EW-96420-14 | |
| McCoy's 5A Medium | ATCC | 30-2007 | |
| Norm-Ject Seringas de 10 mL | HENKE SASS WOLF | 4100-X00V0 | |
| Fibra Óptica | Thorlabs | FG550LEC | Usado para expor a amostra à luz pulsada. |
| PBS | Alfa Aesar | J62036 | |
| Penicilina Estreptomicina | GIBCO | 15140-122 | |
| Laser Pulsado | RPMC Lasers Inc | Quantus-Q1D-1053 | Fonte de laser pulsado com especificações 1053 nm, pulso de 8 ns, máximo de 10 Hz. |
| Pulsador/Receptor | Olympus | 5077PR | Recebe, filtra e amplifica sinais fotoacústicos. Operado com ganho de 59 dB. |
| Instrumento de Tubo Capilar de Quartzo | QF150-75-10 | ||
| RPMI Midum 1640 (1x) Livre de Ácido Fólico | Gibco | 27016-021 | |
| Silicone | Momentive Performance Materials, Inc. | GE284 | |
| SKOV-3 Células | ATCC | HTB-77 | |
| Bicarbonato de Sódio | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| Carbonato de Sódio | Sigma-Aldrich | S7795-500G | |
| Grânulos de Hidróxido de Sódio | BDH | BDH9292-500G | |
| Sulfeto de Sódio Nonahidratado | Sigma-Aldrich | 431648-50G | |
| Seringa Bombas | New Era Pump Systems Inc | DUAL-1000 | |
| Texas Red-X-Succinimydl éster | Invitrogen | 1949071 | |
| Transdutor | Olynmpus | V214-BB-RM | Detector de ultrassom com frequência central de 50 MHz e largura de banda fracionada de -6 dB de 82%. |
| Solução azul de Trypan 0,4% | Amresco | K940-100ML | |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P7949-100ML | |
| Gel de ultrassom | Parker Laboratories Inc. | Aquasonic 100 | Gel de ultrassom para acoplamento de transdutor |
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