Dünya çapındaki kanserle ilgili mortalite, 20181' de 9.800.000 ölümlere ulaştı ve gelişmiş terapinin gelişmesine ihtiyacı vurgulandı. Ne yazık ki, kanser ilaçların geliştirilmesi maliyeti artmaktadır, tek bir ilacın gelişimi ile yaklaşık 650.000.000 USD2 yeni anti-kanser ilaçları geliştirmek için gelişmiş stratejiler ihtiyacını gösteren. Kanser kök hücreleri (CSCs), artan kemoresistans ile karakterize edilir3, kendini yenilemek için kapasite, ve yeni tümörler tohum yeteneği4 tümör nüks sorumlu olduğu düşünülmektedir4, metasür5, ve kemoterapi4,6, tüm tümör malign kapasitesine katkıda ve böylece yüksek ölüm ücreti. Yumurtalı kanserde, bu hücreler periton boşlukta malign asit sıvısında zenginleştirilmiş olarak bulunur, kötü klinik sonuçlar ile ilişkili bir durumdur1. CSCs 'nin malign yetenekleri sonucunda, geleneksel kemoterapiler ile birlikte kullanılmak üzere yeni CSC hedefleme ilaçları geliştirmek için bir itme olmuştur. CSC hedefleyen ilaçların gelişimine eşlik eden çeşitli zorluklar vardır: 1) CSCs in vitro genişletilmesi ve bakımını yapma zorluk; 2) hasta örneklerinin kıtlık; 3) kültür platformunun fizyolojik alaka; ve 4) hastalar arasında ilaç hassasiyetinde heterojenlik. Bu protokol, bu zorlukların her birinin üstesinden gelebilmek için yüksek verimlilik sağlayan 3D kültür platformunun uygulanmasını özetliyor. Özellikle, bu sistem hasta türeyen ovaryalı CSCs az sayıda kullanarak hızlı ilaç taraması için izin verir, ve son derece aşağı akış analizi teknikleri için imkan sağlar. Yumurtalı kanserleri ve CSCs 'leri incelemek için ideal olan platformumuz, karmaşık 3D ortamlarda diğer kanserleri ve farklılaşmış hücre tiplerini incelemek için de değerlidir.
Kompleks 3 boyutlu (3D) modeller, kanser hücrelerinden oluşan bir 3D niş olan tümör mikroortamının (TME), kanser olmayan destek hücrelerinden ve hücre dışı matriks (ECM) proteinleri4' ün incelenmesi açısından önemlidir. Bu 3D ortam, benzersiz hücre morfolojisi, hücre hücresi ve hücre matris etkileşimleri, hücre farklılaşma, hücre göçü, hücre yoğunluğu ve difüzyon degradelerinin geleneksel 2D hücre kültürüne göre in vitro4' e kıyasla sonuçlanır. Tüm bu faktörlerin 3D kültürler içinde diferansiyel ilaç tepkisi sonuçlanan, artan ilaç direnci ve fizyolojik alaka sergiler7,8. 3D TME 'nin CSC farklılaşma ve kemoresistleşme rolü nedeniyle, fizyolojik mikroortamlarda CSC hedefleyen ilaçlar için ekran için hayati önem taşımaktadır. CSC ilaç tarama platformlarının fizyolojik alaka iyileştirilmesi hastanın spesifik ilaç taraması, ilaç gelişimi, tedavi stratejileri formülasyonu ve sonuçta klinik sonuçlar geliştirmek için potansiyele sahiptir. İlaç taraması için kullanılan platformun yüksek verim ve maliyet, zaman ve umut verici ilaçların klinik çeviri süresini en aza indirmek için aşağı akış analizi yöntemleri ile uyumlu olması aynı derecede önemlidir9.
Şu anda kompleks TME, fizin syngeneic tümör modelleri, hücre hattı tarafından türetilen xenograflar ve hasta tarafından türetilen xenograft (PDX) modelleri12gibi in vivo modellerde ilaç tarama uygulamaları için en iyi şekilde korunur, fizyolojik Koşul -ları. Ancak, bu modellerin düşük verim doğası, yanı sıra, maliyet, zaman, ve teknik beceri setleri hızlı, yüksek verimlilik ilaç tarama uygulamaları13onların yardımcı sınırları gerektirir. Bu in vivo modellerde alternatifler olarak, Hidrojeller8kullanan birçok in vitro 3D modelleri, mikroakışkan cihazlar içinde kültür veya ' organ-on-a-Chip ' cihazlar10,14ve olmayan-yapışmaz kültürler3,8 Ayrıca, maliyet, zaman ve gerekli skillset açısından giriş için düşük bariyer nedeniyle, geliştirilmiştir.
Hidrojel kültür platformları, matris bileşimi, mekanik özellikler ve matris yapısı15' te sağlanan ince kontrolde avantajlıdır; Ancak, yüksek yoğunluklu hücre kültürü inhibe edebilir14. Ayrıca, hidrojellerin gelen hasat hücreleri aşağı analiz karmaşıklığa neden olabilir, hasat yöntemlerinin potansiyel zararlı etkileri nedeniyle15. Mikrofluidik cihazlar, diğer taraftan, aynı cihaz içinde ve hücre kültürü için en az reaktif tüketimi ile fizyolojik olarak ilgili ölçeklerde çıkış algılaması için izin mikroölçekli cihazlar, azalma reaksiyon süresi, minimize atık ve hızlı difüzyon14. Bu özellikleri onları uyuşturucu toksisitesi, etkinliği ve farmakokinetiği araştırmak için umut verici platformlar olun. Ancak, verimli, ölçülebilir, reproducible ve Kullanıcı Dostu 3D hücre kültürünün zorlukları, hem de, hantal ve pahalı pompalama sistemleri yüksek verimlilik araştırma10mikrofluidik uygulamalar kısıtlı vardır. Verimli algılama kurulumları ve alanlarda potansiyel olarak zor uygulama da mikrofluidik sistemlerin yaygın benimsenmesini engelledi10.
Aksine, dönen mikserler (nutators), ultra-düşük ataşman plakaları ve asılı damlacıklar içinde olmayan-yapışmaz koşullarda oluşturulan küreler Kullanıcı tanımlı matris bileşenleri içermez. Bu metodolojiler özellikle yumurtalı kanserleri incelemek için ilgilidir, çünkü non-yapışkanlık koşullar, kürlerin periton kavite içinde büyümesini sağlayan koşulların temsilcisidir5. Bu olmayan-yapışmaz kültür yöntemleri içinde, nutator ve asılı damla küreler yüksek sıkıştırma sergiler gösterilmiştir, remodeling, ve kemoterapi Ultra düşük ataşman plakaları oluşturulan küreler karşılaştırıldığında, artan fizyolojik düşündürmektedir alaka16,17,18,19. Daha küçük iyi boyutlarda ve minimum gerekli hücre numaralarından yüksek verim taraması için artan kapasite nedeniyle, asılı damla plaklarda küroid üretimi ilaç taraması için ideal bir platformdur. Burada, 384 içinde ayarlanabilir bir 3D fizyolojik platform sunuyoruz-iyi asılı damla plakaları, bu uygulama kolay ve yüksek akış analizi için yüksek verim, yumurtalı kanser ve yumurtalı CSCs üst verimlilik ilaç taraması için ideal hale.
3D fizyolojik platformumuz, fizyolojik hücre-hücre kontakları, difüzyon degradeleri, hücre yoğunlukları ve doğal olarak üretilen ECM proteinleri dahil olmak üzere 3D kültürünün tüm avantajlarını sağlar ve bu da gerçekçi ilaç yanıtlarını16' ya katkıda bulunabilir, 17,18,19. Buna ek olarak, hasta türevi CSCs ile bu küreler oluşturarak, hasta tümör içinde bulunan heterojenlik üstesinden gelmek için, aynı anda birçok teknik çoğaltır ile ilaçlar1 hasta özel tepkiler belirlemek edebiliyoruz örnekleri20. Ayrıca, 3D kültür CSC nüfusu3,16 bakımını artırmak için gösterilmiştir ve böylece asit7zenginleştirilmiş CSC nüfus temsilcisi. Bu kolay akış analizi ile birlikte, canlılığı ve CSC oranlarında akış sitometri analizi de dahil olmak üzere CSC en iyi değerlendirme için ilaç etkinliğini hedefleme sağlar. Son olarak, bu fizyolojik platform, deney sırasında birden çok zaman noktasında görüntüleme, hücre ölümü ve proliferasyon, hücre organizasyonu ve immünhistokimya ile morfolojinin değerlendirilmesi, ELıSA ile çözünür sinyalizasyon ile uyumludur Orta, akış sitometri ile hücre fenotipleri, ve gen ifadesi aşağıdaki PCR.