$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Hücre invazyonu, stromal hücreler tarafından sağlanan çevresel ipuçlarına yanıt olarak hücrelerin bazal membran bariyerlerini geçmesini sağlayan önemli bir süreçtir. Lokal lezyonlardan invaziv ve metastatik kanserlere ilerleyebilen immün yanıtlar, yara iyileşmesi, doku onarımı ve maligniteler için gelişimin çeşitli aşamalarında çok önemli bir adımdır1. Hücre popülasyonlarının invaziv potansiyelini ölçmek için erken geliştirilen tahliller tipik olarak tek bir son nokta ölçümü oluşturur veya invaziv hücrelerin önceden etiketlenmesini gerektirir2. Mikroelektronik ve mikroakışkan tekniklerinin entegrasyonu, mikroelektrotlar üzerindeki canlı hücrelerin elektrik empedansını kullanarak hücre biyolojisinin canlılık, hareket ve bağlanma gibi farklı yönlerini tespit etmek için geliştirilmiştir 3,4. Empedans ölçümü, hücre durumunun etiketsiz, invaziv olmayan ve kantitatif bir değerlendirmesine izin verir3. Burada, Abassi ve ark.5 tarafından geliştirilen Gerçek Zamanlı Hücresel Analiz (RTCA) sisteminin tasarımına dayanan üç odacıklı bir dizgeyi tanımlıyoruz. Üç odacıklı dizi, ek analizler veya genişleme için hücresel invazyon ve invaziv hücrelerin geri kazanımı üzerine ko-kültürlü hücrelerin değerlendirilmesine izin verir.
Hücre analizörü sisteminde, hücreler gözenekli bir zar üzerine kaplanmış hücre dışı bir matristen istila eder ve bariyerin karşı tarafına yerleştirilmiş interdijitasyonlu bir elektrot dizisine ulaşır. İnvaziv hücreler zamanla bu elektrot dizisini bağlamaya ve işgal etmeye devam ettikçe, elektriksel empedans paralel olarak değişir. Mevcut sistem, iki odacıklı bir hücre invazyonu ve göçü (CIM) 16 kuyucuklu plakadan oluşmaktadır. RTCA-DP (çift amaçlı) (bundan böyle çift amaçlı hücre analizörü olarak adlandırılacaktır) cihazı, empedans ölçümü için sensörler ve empedans verilerini analiz etmek ve işlemek için entegre yazılım içerir. Başlangıçtaki empedans değerleri, kuyucuklardaki ortamın iyonik gücüne bağlıdır ve hücreler elektrotlara bağlandıkça değişir. Empedans değişiklikleri, hücre sayısına, morfolojilerine ve hücrelerin elektrotlara ne ölçüde bağlandığına bağlıdır. Hücreler eklenmeden önce kuyucukların medya ile ölçülmesi, arka plan sinyali olarak kabul edilir. Arka plan, elektrotlara bağlanan ve yayılan hücrelerle dengeye ulaştıktan sonra empedans ölçümlerinden çıkarılır. Hücre İndeksi (CI) olarak adlandırılan bir elektrot üzerindeki hücrelerin durumunun birimsiz bir parametresi aşağıdaki gibi hesaplanır: CI = (dengeden sonra empedans - hücrelerin yokluğunda empedans) / nominal empedans değeri6. Farklı hücre çizgilerinin geçiş oranları karşılaştırıldığında, Delta CI, ilk birkaç ölçümde temsil edilen bağlanma farkından bağımsız olarak hücre durumunu karşılaştırmak için kullanılabilir.
Yeni tasarlanan üç odacıklı dizi, mevcut tasarıma dayanır ve elektrotları içeren çift amaçlı hücre analizörü sisteminin üst odacığını kullanır. Modifiye edilmiş orta ve alt odalar, entegre yazılım kullanılarak empedans ölçümü ve analizi için montajın çift amaçlı hücre analizörüne sığdırılması için uyarlanmıştır. Yeni tasarımın mevcut çift odacıklı CIM-plakası (bundan böyle hücre analizörü plakası olarak adlandırılacaktır) üzerinde sağladığı iki önemli gelişme şunlardır: i) heterojen hücre karışımlarında bulunan invaziv hücre alt popülasyonlarını kurtarma ve daha sonra analiz etme yeteneği ve ii) ko-kültürlü stromal veya bağışıklık hücrelerinden salgılanan faktörlerin hücre invazyonu üzerindeki etkisini değerlendirme seçeneği (Şekil 1).
Bu teknoloji, farklı invaziv kapasitelere sahip hücrelerin alt popülasyonlarını incelemede yararlı olabilir. Bu, (a) çevre dokuları veya kan ve lenfatik damarları istila eden veya uzak organlardaki metastatik tohumlama bölgelerinde ekstravazasyon yapan invaziv kanser hücrelerini, (b) patojenleri veya hastalıklı hücreleri ele almak için dokuları istila eden bağışıklık sisteminden hücreleri, (c) doku yeniden yapılanması veya yara iyileşmesi sırasında yeni kan damarları oluşturmak için dokuları istila eden endotel hücrelerini, ayrıca (d) kanser hücrelerini destekleyen ve istila eden tümör mikro ortamından stromal hücreler. Bu yaklaşım, hücre motilitesini ve invazyonunu modüle edebilen stromal çapraz konuşmanın dahil edilmesine izin verir. Burada gösterilen fizibilite çalışmaları, kanser hücresi invazyonuna ve kanser hücrelerinden gelen diferansiyel sinyallere yanıt olarak endotel invazyonu da dahil olmak üzere stroma ile etkileşime odaklanan bu modifiye diziyi model bir sistem olarak kullanmaktadır. Yaklaşım, kanser hücrelerini ve bağışıklık hücrelerinin alt popülasyonları, fibroblastlar veya endotel hücreleri gibi diğer hücre tiplerini izole etmek için tahmin edilebilir. İnvaziv ve non-invaziv yerleşmiş meme kanseri hücre hatlarını ilkenin bir kanıtı olarak test ettik. Ayrıca, klinik tanı ortamlarında da gelecekteki kullanım için fizibilite göstermek için insan kemik iliğinden bağışıklık hücrelerine yanıt olarak hasta kaynaklı ksenogreft (PDX) invazyonundan elde edilen hücreleri kullandık. PDX, orijinal hasta için büyüme, progresyon ve tedavi seçeneklerinin incelenmesine izin vermek için bağışıklık sistemi baskılanmış veya insanlaştırılmış fareler modeline implante edilen hasta tümör dokularıdır 7,8.