Method Article

Трехкамерный анализ импеданса на основе матрицы: метод анализа в реальном времени для оценки инвазивного потенциала раковых клеток путем измерения электрического импеданса

July 8th, 2025

In This Article

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Источник: Sharif, G. M. et al., Real-Time Detection and Capture of Invasive Cell Subpopulations from Co-cultures. J. Vis. Exp. (2022).

В этом видео описывается анализ инвазии с использованием трехкамерной матрицы на основе электрического сопротивления. Этот метод измеряет инвазивный потенциал раковых клеток под влиянием растворимых факторов, секретируемых резидентными стромальными клетками в опухолевом микроокружении.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Новая конструкция камеры (Рисунок 1)

  1. Откройте новую двухкамерную пластину анализатора клеток. Отложите в сторону верхнюю камеру с электродами.
  2. С помощью фрезерного станка срежьте 2 мм-образных нижних лунок пластины анализатора клеток.
  3. Прикрепите мембрану из полиэфирсульфона (PES) размером 2 см x 7 см с размером пор 0,2 мкм к дну выбритых лунок с помощью УФ-клея. Подождите 30 минут на отверждение, чтобы клей полностью застыл и инертен.
  4. С помощью фрезерного станка вырежьте две продольные прорези (1,5 мм x 5,6 мм) по бокам, чтобы защелкнуть их в выступах только что изготовленной третьей камеры.
  5. С помощью фрезерного станка создайте третью поликарбонатную камеру, которая повторяет габаритные размеры пластины анализатора клеток: 72 мм x 18 мм (Таблица материалов).
  6. Создание лунок глубиной 4,8 мм и диаметром 4,75 мм для имитации 16-луночной конструкции пластины клеточного анализатора. Это позволяет использовать 90 μл объема на лунку.
  7. По бокам создайте два треугольных гребня так, чтобы патронник запирался в исходные щели, созданные на шаге 1.4. Горизонтальная часть треугольника — 1,5 мм, вертикальная — 1,4 мм, гипотенуза — 2,052 мм.
  8. Создайте ручку на короткой стороне диаметром 50,8 мм и высотой 1,397 мм, чтобы она поместилась в вырез оригинальной пластины (Рисунок 1, Посередине).
  9. Используйте резиновую шайбу толщиной 0,9 мм для каждой лунки, чтобы обеспечить герметичное прилегание.

2. Клеточная культура (MDA-MB-231, DCIS, DCIS-Δ4, J2-фибробласты)

  1. Промойте адгезивные клеточные культуры (~70% конфлюенции) 1x фосфатно-солевым буфером (PBS).
  2. Добавьте 0,05% раствор трипсина-ЭДТА, чтобы снять клетки.
  3. Нейтрализуйте раствор трипсина питательной средой для клеточных культур, содержащей сыворотку, и подсчитайте клетки><, используя аликвоту клеточной суспензии. заметка: Конкретные среды для культивирования клеток можно найти в таблице 1.

3. Диссоциация ксенотрансплантата, полученная от пациента

  1. Свежий кусочек опухоли (1 см2) измельчить в мелкую кашицу с помощью стерильного скальпеля.
  2. Поместите в коническую пробирку объемом 50 мл с 20 мл среды DMEM F12 с добавлением 3 мг/мл трипсина и 2 мг/мл коллагеназы.
  3. Инкубировать в термошейке (150 об/мин) при температуре 37°C в течение 20 минут.
  4. Вращайте трубку при давлении 500 x g в течение 5 минут; удалите надосадочную жидкость.
  5. Добавьте 20 μL DMEM F12 + 2% FBS для промывания клеток; отжимайте при 300 x g в течение 5 минут и удалите надосадочную жидкость. Повторите стирку еще два раза.
  6. Повторно суспендируйте в 1 мл среды PDX (Таблица 1) для подсчета клеток.

4. Извлечение клеток костного мозга

  1. Промойте фильтр для сбора костного мозга (КМ) 25 мл 1x PBS.
    заметка: В этом исследовании PBS был добавлен к использованному фильтру для сбора КМ из больницы для сбора оставшейся КМ в фильтре.
  2. Медленно добавьте промытый BM в коническую пробирку объемом 50 мл с 25 мл градиентной среды, стараясь держать слои как можно более разделенными.
  3. Вращайте при 800 x g в течение 20 минут при 18 °C.
  4. После центрифугирования откачайте верхние слои (жир/плазма) и перенесите 5 мл белого слоя над средой с градиентом плотности, в которой находятся клетки BM, в коническую пробирку объемом 15 мл><. заметка: В качестве альтернативы опустите пипетку объемом 5 мл в верхний слой до тех пор, пока она не коснется среднего слоя (BM), и очень медленно вынимайте пипетку из среднего слоя, не перемещая пипетку.
  5. Наполните коническую пробирку объемом 15 мл 1x PBS (~10 мл) и вращайте при 300 x g в течение 15 минут.
  6. Удалите надосадочную жидкость, оставшаяся белая гранула – это БМ.
  7. Если в грануле наблюдаются эритроциты, добавьте 5 мл раствора лизиса эритроцитов (Таблица материалов) и оставьте на 5 минут при комнатной температуре (RT). Вращайте при 300 x g в течение 5 минут и удалите надосадочную жидкость.
  8. Добавьте 10 мл 1x PBS для промывания клеток, вращайте при 300 x g в течение 5 минут и удалите надосадочную жидкость. Повторяйте лизис эритроцитов (шаг 4.7) до тех пор, пока гранула не станет белой.

5. Посев и сборка клеток

  1. Поместите все три стерильные камеры в колпак для культуры тканей.
  2. Расположите ручку на короткой стороне нижней камеры. Ориентируйте нижнюю камеру так, чтобы ручка была обращена к экспериментатору.
  3. Добавьте 30 000-50 000 ячеек в 90 мкл среды в каждую лунку нижней камеры. Избегайте образования пузырей. Это стромальные клетки, которые будут обеспечивать секретируемые факторы, но не будут обнаружены электродами верхней камеры.
  4. Используйте 5% среду с добавлением фетальной бычьей сыворотки в двух нижних лунках камеры для положительного контроля подвижности клеток. Используйте 0% сыворотку в качестве отрицательного контроля.
  5. Дайте нижней камере с ячейками постоять 10-15 минут в колпаке для отстаивания.
    заметка: Этот шаг рекомендуется, если клетки адгезивы или растут во взвешенном состоянии.
  6. Поверните нижнюю камеру на 90° и поместите среднюю камеру сверху так, чтобы ручка на нижней камере скользнула в выемку на средней камере.
    заметка: Ручка на нижней камере и синяя точка на средней камере находятся на противоположных концах сборки.
  7. Надавите вертикально вниз до тех пор, пока с каждой из длинных сторон сборки не раздастся щелчок.
  8. Добавьте 160 мкл среды, не содержащей сыворотки, во все лунки средней камеры.
  9. Убедитесь, что после заполнения лунок виден куполообразный мениск, в противном случае отрегулируйте окончательный объем на основе калибровки пипетки. Избегайте образования пузырей.
  10. Поместите верхнюю камеру электродами вниз на среднюю камеру, обязательно совместив синие точки на средней и верхней камерах.
  11. Надавите вертикально вниз до тех пор, пока с каждой из длинных сторон сборки не раздастся щелчок.
  12. Добавьте в верхнюю камеру 25-50 мкл среды, не содержащей сыворотки.
  13. Установите узел на клеточный анализатор двойного назначения в инкубатор для тканевых культур и подождите 30 минут, прежде чем измерять фон.
    заметка: Это время необходимо для балансировки массива и может быть использовано для подготовки клеточных линий, которые будут добавлены в верхнюю камеру.
  14. Измерьте фон (см. раздел 6) и поместите сборку обратно в колпак для культуры тканей.
  15. Добавьте 30 000-50 000 клеток в 100 мкл бессывороточной среды в каждую лунку верхней камеры. Это те элементы, которые электрод обнаружит после их успешной миграции через мембрану
    заметка: Для достижения максимального ответа рекомендуется выращивать клетки в бессывороточных средах или средах с низким содержанием сыворотки в течение 6-18 ч перед проведением анализа.
  16. Дайте узлу постоять в колпаке в течение 30 минут перед установкой на анализатор ячеек двойного назначения для измерения импеданса.

6. Измерение фона и импеданса

  1. Поместите массив в подставку прибора для анализа клеток двойного назначения.
  2. Откройте программное обеспечение для анализа клеток и выберите базу, которую вы будете использовать.
  3. Перейдите на вкладку «Сообщение» и убедитесь, что на ней написано «Подключения в порядке», чтобы убедиться, что массив правильно размещен в подставке и электроды хорошо выровнены с датчиками.
  4. Перейдите на вкладку «Заметки об эксперименте» и введите как можно больше информации об эксперименте.
  5. Перейдите на вкладку Макет и заполните описание макета массива.
  6. Перейдите на вкладку «Расписание» и добавьте два шага из меню «Шаги»: фоновый этап (один развертка) и тестовый шаг со 100 развертками — развертка каждые 15 минут, всего 25 часов.
  7. После того, как матрица пробудет в инкубаторе клеточного анализатора двойного назначения в течение 30 минут, нажмите кнопку «Воспроизвести», чтобы начать фоновое измерение. Появится окно с просьбой выбрать папку для сохранения данных.
  8. После завершения фонового измерения извлеките матрицу из подставки и поместите ее обратно в колпак для клеточных культур.
  9. Добавьте клетки в верхнюю камеру, как описано в шаге 5.13, и подержите сборку в колпаке для культуры тканей в течение 30 минут, чтобы клетки осели.
  10. Поместите массив обратно в анализатор клеток двойного назначения и проверьте вкладку Сообщение для сообщения Connections OK.
  11. Нажмите кнопку «Воспроизвести», чтобы начать измерение импеданса.
  12. Нажмите на вкладку Plot, чтобы отслеживать ход сигнала.
  13. Если конечная точка достигнута до истечения 25 часов, нажмите на шаг «Отмена» в раскрывающемся меню «Выполнить».
  14. Чтобы экспортировать данные, щелкните правой кнопкой мыши на графике, выберите «Копировать» в формате списка, а затем вставьте данные в таблицу.
    заметка: Данные могут быть экспортированы в виде индекса ячейки или индекса дельта-ячейки. Для экспорта также можно выбрать информацию о графике и/или компоновке.

Таблица 1: Состав среды для клеточных культур. В таблице перечислены составы сред MDA-MD-231, сред J2 Fibroblasts, сред DCIS и сред PDX.

медиаСоставляющихКонцентрация/пропорция
Медиа MDA-MD-231DMEM
Фетальная бычья сыворотка (FBS)10%
J2 Фильтрующие среды для фибробластов DMEM
Фетальная бычья сыворотка (FBS)10%
Медиа DCIS ДМЕМ Ф12
Лошадиная сыворотка (HS)5%
Эпидермальный фактор роста (EGF)20 нг/мл
инсулин10 мкг/мл
гидрокортизон0,5 мкг/мл
Холерный токсин100 нг/мл
Медиа PDXДМЕМ Ф12
Фетальная бычья сыворотка (FBS)2%
ХЕПЕС1 М
Инсулин трансферрин селен этаноламин (ITS)10 мкг/мл
гидрокортизон0,5 мкг/мл
Бычий сывороточный альбумин (BSA)1 мг/мл

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
Рисунок 1: Изображения камер массива и его модификаций.

(A) Три камеры, использованные для создания массива. Никаких изменений в верхней камере, в которой находятся электроды, не производилось. ) Из колодцев средней камеры срезана высота 2 мм и к открытому дну прикреплена мембрана; С каждой стороны были добавлены продольные щели (1,5 мм ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Конфликт интересов не декларируется.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
0,05% Трипсин-ЭДТАТермофишерNo 25300-054
липкийОптический клей Norland NOA63
Бычий сывороточный альбумин (BSA)сигмаА9418
Лифтер ячеекСарштедт83.1832
Холерный токсин от холерного вибрионаТермофишер 12585-014
CIM-пластинаAgilent 5665817001Планшет для анализа клеток
Коллагеназа из Clostridium histolyticumсигмаС0130
DMEMТермофишер 11995-065 (Английский)
ДМЭМ-Ф12Термофишер11875-093
Фетальная бычья сыворотка (FBS), инактивированная при нагреванииОмега Сайентифик ФБ-12
ХЕПЕС Термофишер15630106
Лошадиная сыворотка (HS)Gibco16050-122
EGF человекаПепротехАФ-100-15
гидрокортизон сигма Н4001
Инсулин трансферрин селен этаноламин (ITSX) (100x)Термофишер51500056
Инсулин, человеческий рекомбинант, раствор цинкасигмаС8052
J2 ФибробластыСтволовые клетки (RRID:CVCL_W667) 100-0353 (Английский)
LymphoPrepСтволовые клетки7851Градиентная среда плотности для выделения мононуклеарных ячеек
МатригельКорнинг354230 (АнглийскийМатрица базальной мембраны
MCFDCIS.com ячейки (DCIS)РРИД:CVCL_5552
Элементы MDA-MB-231 РРИД:CVCL_0062
фрезерный станок Bridgeport Series 1 Вертикальный
Фосфатно-солевой буфер (1 шт.)Термофишер10010049
Мембрана из полиэфирсульфона (ПЭС)СтерлитехPCTF029030
Раствор для лизиса эритроцитовСтволовые клетки7800
Анализатор DP RTCAAgilent3Х16 Анализатор клеток двойного назначения
трипсинсигма Т4799
)

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Three Chambered ArrayElectrical ImpedanceCancer Cell InvasionStromal Cell FactorsMicroporous MembraneImpedance Based AnalyzerDual Purpose Cell AnalyzerInvasive Phenotype AssessmentReal Time DetectionCell Migration Assay

Related Articles