Name: Organ-On-A Chip 3D Modeli, Makine Öğrenimi ve Konfokal Tomografi Kullanarak Beyin Metastatik Tümör Mikro-Ortamının Ölçülmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-08-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 53 s
Description: Öğrenin, organ-on-a-chip 3D modeli, makine öğrenimi ve konfokal tomografi kullanarak beyin metastatik tümör mikro-ortamını nasıl ölçersiniz. Bu yöntem, kanser hücre davranışlarını nicelendirmek ve tanısal araçlar geliştirmek için kullanılır.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Biz MDA-MB-231-BR-GFP hücrelerinin cömert bağış için Ulusal Kanser Enstitüsü'nde Steeg Lab teşekkür ederiz. Konfokal mikroskopi Michigan Üniversitesi Biyoarayüz enstitüsünde (BI) gerçekleştirildi. Akış sitometrimichigan Flow Sitometri Core Üniversitesi'nde yapıldı. Viral vektörler Michigan Vektör Çekirdeği Üniversitesi tarafından oluşturuldu. Ayrıca Kelley Kidwell'e bu verilerin istatistiksel analizinde rehberlik ettiği için teşekkür ederiz.
Finansman:
C.R.O. kısmen NIH T-32 Eğitim Bursu (T32CA009676) ve 1R21CA245597-01 tarafından desteklenmiştir. T.M.W. kısmen 1R21CA245597-01 ve Ul1TR002240 Ödül Numarası altında Ulusal Sağlık Enstitüleri Çeviri Bilimleri İlerletme Merkezi tarafından kısmen desteklenmiştir. Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Kanser Enstitüsü tarafından 1R21CA245597-01, P30CA046592, 5T32CA009676-23, CA196018, AI116482, METAvivor Vakfı ve Meme Kanseri Araştırma Vakfı ödül numarası altında malzeme ve karakterizasyon için finansman sağlanmıştır. İçerik sadece yazarların sorumluluğundadır ve Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin resmi görüşlerini temsil etmemektedir.

<ol><li>Rastogi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Palliation+of+Brain+Metastases%3A+Analysis+of+Prognostic+Factors+Affecting+Overall+Survival%5BTitle%5D)+AND+%22Indian+Journal+of+Palliative+Care%22%5BJournal%5D)">Palliation of Brain Metastases: Analysis of Prognostic Factors Affecting Overall Survival.</a> Indian Journal of Palliative Care. 24 (3), 308-312 (2018).</li>
<li>Wang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Clinicopathological+features+and+survival+outcomes+of+patients+with+different+metastatic+sites+in+stage+IV+breast+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Cancer%22%5BJournal%5D)">The Clinicopathological features and survival outcomes of patients with different metastatic sites in stage IV breast cancer.</a> BMC Cancer. 19 (1), 1091(2019).</li>
<li>Valster, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+migration+and+invasion+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Cell migration and invasion assays.</a> Methods. 37 (2), 208-215 (2005).</li>
<li>Eccles, S. A., Box, C., Court, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+migration%2Finvasion+assays+and+their+application+in+cancer+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+Annual+Review%22%5BJournal%5D)">Cell migration/invasion assays and their application in cancer drug discovery.</a> Biotechnology Annual Review. 11, 391-421 (2005).</li>
<li>Brekhman, V., Neufeld, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+asymmetric+3D+in-vitro+assay+for+the+study+of+tumor+cell+invasion%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Cancer%22%5BJournal%5D)">A novel asymmetric 3D in-vitro assay for the study of tumor cell invasion.</a> BMC Cancer. 9, 415(2009).</li>
<li>Chen, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boyden+chamber+assay%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Boyden chamber assay.</a> Methods in Molecular Biology. 294, 15-22 (2005).</li>
<li>Poissonnier, A., Legembre, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boyden+Chamber+Assay+to+Study+of+Cell+Migration+Induced+by+Metalloprotease+Cleaved-CD95L%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Boyden Chamber Assay to Study of Cell Migration Induced by Metalloprotease Cleaved-CD95L.</a> Methods in Molecular Biology. 1557, 117-123 (2017).</li>
<li>Li, X., Yang, H., Huang, H., Zhu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CELLCOUNTER%3A+novel+open-source+software+for+counting+cell+migration+and+invasion+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Research+International%22%5BJournal%5D)">CELLCOUNTER: novel open-source software for counting cell migration and invasion in vitro.</a> BioMed Research International. 2014, 863564(2014).</li>
<li>Little, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((IL-4%2FIL-13+Stimulated+Macrophages+Enhance+Breast+Cancer+Invasion+Via+Rho-GTPase+Regulation+of+Synergistic+VEGF%2FCCL-18+Signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Oncology%22%5BJournal%5D)">IL-4/IL-13 Stimulated Macrophages Enhance Breast Cancer Invasion Via Rho-GTPase Regulation of Synergistic VEGF/CCL-18 Signaling.</a> Frontiers in Oncology. 9, 456(2019).</li>
<li>Allen, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macrophages+Enhance+Migration+in+Inflammatory+Breast+Cancer+Cells+via+RhoC+GTPase+Signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Macrophages Enhance Migration in Inflammatory Breast Cancer Cells via RhoC GTPase Signaling.</a> Scientific Reports. 6, 39190(2016).</li>
<li>Bhatia, S. N., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+organs-on-chips%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Microfluidic organs-on-chips.</a> Nature Biotechnology. 32 (8), 760-772 (2014).</li>
<li>Huh, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstituting+organ-level+lung+functions+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Reconstituting organ-level lung functions on a chip.</a> Science. 328 (5986), 1662-1668 (2010).</li>
<li>Chen, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-cell+Migration+Chip+for+Chemotaxis-based+Microfluidic+Selection+of+Heterogeneous+Cell+Populations%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Single-cell Migration Chip for Chemotaxis-based Microfluidic Selection of Heterogeneous Cell Populations.</a> Scientific Reports. 5, 9980(2015).</li>
<li>Choi, Y. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cancer-associated+fibroblast+promote+transmigration+through+endothelial+brain+cells+in+three-dimensional+in+vitro+models%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Cancer%22%5BJournal%5D)">Cancer-associated fibroblast promote transmigration through endothelial brain cells in three-dimensional in vitro models.</a> International Journal of Cancer. 135 (9), 2024-2033 (2014).</li>
<li>Takeshita, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vitro+blood-brain+barrier+model+combining+shear+stress+and+endothelial+cell%2Fastrocyte+co-culture%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">An in vitro blood-brain barrier model combining shear stress and endothelial cell/astrocyte co-culture.</a> Journal of Neuroscience Methods. 232, 165-172 (2014).</li>
<li>Kienast, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+imaging+reveals+the+single+steps+of+brain+metastasis+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Real-time imaging reveals the single steps of brain metastasis formation.</a> Nature Medicine. 16 (1), 116-122 (2010).</li>
<li>Schroeder, W., Martin, K., Lorenson, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchroeder%2C+W+%22The+Visualization+Toolkit.+4th+edn%22">The Visualization Toolkit. 4th edn</a>. , Kitware. (2006).</li>
<li>Wells, W. M., Grimson, W. L., Kikinis, R., Jolesz, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+segmentation+of+MRI+data%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Adaptive segmentation of MRI data.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 15 (4), 429-442 (1996).</li>
<li>Agarwal, S. K., Singh, S., Ghuman, S. S., Sharma, S., Lahiri, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiological+assessment+of+the+Indian+children+with+congenital+sensorineural+hearing+loss%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Otolaryngology%22%5BJournal%5D)">Radiological assessment of the Indian children with congenital sensorineural hearing loss.</a> International Journal of Otolaryngology. 2014, 808759(2014).</li>
<li>Mansfield, P., Maudsley, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medical+imaging+by+NMR%5BTitle%5D)+AND+%22The+British+Journal+of+Radiology%22%5BJournal%5D)">Medical imaging by NMR.</a> The British Journal of Radiology. 50 (591), 188-194 (1977).</li>
<li>Plewes, D. B., Kucharczyk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physics+of+MRI%3A+a+primer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance+Imaging%22%5BJournal%5D)">Physics of MRI: a primer.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 35 (5), 1038-1054 (2012).</li>
<li>Batteux, C., Haidar, M. A., Bonnet, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-Printed+Models+for+Surgical+Planning+in+Complex+Congenital+Heart+Diseases%3A+A+Systematic+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pediatrics%22%5BJournal%5D)">3D-Printed Models for Surgical Planning in Complex Congenital Heart Diseases: A Systematic Review.</a> Frontiers in Pediatrics. 7, 23(2019).</li>
<li>Thibault, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+for+surgical+planning+in+patients+with+breast+cancer+who+undergo+preoperative+chemotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Roentgenology%22%5BJournal%5D)">MRI for surgical planning in patients with breast cancer who undergo preoperative chemotherapy.</a> American Journal of Roentgenology. 183 (4), 1159-1168 (2004).</li>
<li>Oliver, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+platform+for+artificial+intelligence+based+identification+of+the+extravasation+potential+of+cancer+cells+into+the+brain+metastatic+niche%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A platform for artificial intelligence based identification of the extravasation potential of cancer cells into the brain metastatic niche.</a> Lab on a Chip. 19 (7), 1162-1173 (2019).</li>
<li>Gril, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+astrocytic+S1P3+signaling+modulates+the+blood-tumor+barrier+in+brain+metastases%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Reactive astrocytic S1P3 signaling modulates the blood-tumor barrier in brain metastases.</a> Nature Communications. 9 (1), 2705(2018).</li>
<li>Badilescu, S., Packirisamy, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBadilescu%2C+S+%22BioMEMS%3A+Science+And+Engineering+Perspectives%22">BioMEMS: Science And Engineering Perspectives</a>. , Taylor & Francis/CRC Press. (2011).</li>
<li>Liu, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLiu%2C+C+%22Foundations+of+MEMS.+2nd+edn%22">Foundations of MEMS. 2nd edn</a>. , Prentice Hall. (2012).</li>
<li>Booth, R., Kim, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+microfluidic+in+vitro+model+of+the+blood-brain+barrier+%28muBBB%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Characterization of a microfluidic in vitro model of the blood-brain barrier (muBBB).</a> Lab on a Chip. 12 (10), 1784-1792 (2012).</li>
<li>Lockman, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+blood-tumor+barrier+permeability+determines+drug+efficacy+in+experimental+brain+metastases+of+breast+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous blood-tumor barrier permeability determines drug efficacy in experimental brain metastases of breast cancer.</a> Clinical Cancer Research. 16 (23), 5664-5678 (2010).</li>
<li>Ryan Oliver, C., W, T. M. Con-tom: A Jupyter Notebook for Analyzing the tumor micro-environment in confocal images. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRyan+Oliver%2C+C+%22Zenodo%22">Zenodo</a>. , Version 0.8, 3825719 (2020).</li>
<li>Lorensen, W. E., Johnson, C., Kasik, D., Whitton, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((History+of+the+Marching+Cubes+Algorithm%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Computer+Graphics+and+Applications%22%5BJournal%5D)">History of the Marching Cubes Algorithm.</a> IEEE Computer Graphics and Applications. 40 (2), 8-15 (2020).</li>
<li>Kleinbaum, D. G., Kupper, L. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKleinbaum%2C+DG+%22Applied+regression+analysis+and+other+multivariable+methods%22">Applied regression analysis and other multivariable methods</a>. , Duxbury Press. (1978).</li>
<li>Berg, M. d <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBerg%2C+Md+%22Computational+geometry+%3A+algorithms+and+applications%2C+2nd+rev.+edn%22">Computational geometry : algorithms and applications, 2nd rev. edn</a>. , Springer. (2000).</li>
<li>Esch, M. B., Post, D. J., Shuler, M. L., Stokol, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+in+vitro+endothelial+linings+grown+within+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering+Part+A%22%5BJournal%5D)">Characterization of in vitro endothelial linings grown within microfluidic channels.</a> Tissue Engineering Part A. 17 (23-24), 2965-2971 (2011).</li>
<li>Brinkley, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variations+in+cell+form+and+cytoskeleton+in+human+breast+carcinoma+cells+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Variations in cell form and cytoskeleton in human breast carcinoma cells in vitro.</a> Cancer Research. 40 (9), 3118-3129 (1980).</li>
<li>Eigenmann, D. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+of+four+immortalized+human+brain+capillary+endothelial+cell+lines%2C+hCMEC%2FD3%2C+hBMEC%2C+TY10%2C+and+BB19%2C+and+optimization+of+culture+conditions%2C+for+an+in+vitro+blood-brain+barrier+model+for+drug+permeability+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Fluids+and+Barriers+of+the+Central+Nervous+System%22%5BJournal%5D)">Comparative study of four immortalized human brain capillary endothelial cell lines, hCMEC/D3, hBMEC, TY10, and BB19, and optimization of culture conditions, for an in vitro blood-brain barrier model for drug permeability studies.</a> Fluids and Barriers of the Central Nervous System. 10 (1), 33(2013).</li>
<li>Griep, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BBB+on+chip%3A+microfluidic+platform+to+mechanically+and+biochemically+modulate+blood-brain+barrier+function%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Microdevices%22%5BJournal%5D)">BBB on chip: microfluidic platform to mechanically and biochemically modulate blood-brain barrier function.</a> Biomedical Microdevices. 15 (1), 145-150 (2013).</li>
<li>Weksler, B., Romero, I. A., Couraud, P. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hCMEC%2FD3+cell+line+as+a+model+of+the+human+blood+brain+barrier%5BTitle%5D)+AND+%22Fluids+and+Barriers+of+the+Central+Nervous+System%22%5BJournal%5D)">The hCMEC/D3 cell line as a model of the human blood brain barrier.</a> Fluids and Barriers of the Central Nervous System. 10 (1), 16(2013).</li>
<li>Dello Russo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+microglial+HMC3+cell+line%3A+where+do+we+stand%3F+A+systematic+literature+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroinflammation%22%5BJournal%5D)">The human microglial HMC3 cell line: where do we stand? A systematic literature review.</a> Journal of Neuroinflammation. 15 (1), 259(2018).</li>
<li>Dun, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteotranscriptomic+Profiling+of+231-BR+Breast+Cancer+Cells%3A+Identification+of+Potential+Biomarkers+and+Therapeutic+Targets+for+Brain+Metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+%26+Cellular+Proteomics%22%5BJournal%5D)">Proteotranscriptomic Profiling of 231-BR Breast Cancer Cells: Identification of Potential Biomarkers and Therapeutic Targets for Brain Metastasis.</a> Molecular & Cellular Proteomics. 14 (9), 2316-2330 (2015).</li>
<li>Xing, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+astrocytes+promote+the+metastatic+growth+of+breast+cancer+stem-like+cells+by+activating+Notch+signalling+in+brain%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+Molecular+Medicine%22%5BJournal%5D)">Reactive astrocytes promote the metastatic growth of breast cancer stem-like cells by activating Notch signalling in brain.</a> EMBO Molecular Medicine. 5 (3), 384-396 (2013).</li>
<li>Zhang, B., Radisic, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organ-on-a-chip+devices+advance+to+market%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Organ-on-a-chip devices advance to market.</a> Lab on a Chip. 17 (14), 2395-2420 (2017).</li>
</ol>

Beyan etmek için hiçbir açıklama vardır.

Kanser hücrelerinin beyin dokusuna endotel bariyerinden ekstravazasyon ve göçünün ölçümü için klinik görüntüleme analizlerinde sıklıkla kullanılan araçları uyarlayan yeni bir yöntem geliştirdik ve sunduk. Biz bu yaklaşımın hem in in in in in in in vitro ölçümler için yararlı olabilir poz; beyin vaskülatürünü özetlemek için 3 Boyutlu mikroakışkan bir sistem üzerinde kullanıldığını gösterdik. Ekstravasated mesafe, hacim, sphericity ve hacim tarafından ekstravazlanmış yüzde dahil kanser hücresi ölçümleri bu teknik kullanıla...

Beyin metastazları en ölümcül kanser lezyonlarıdır; Tüm kanserlerin% 10-30 beyne metastaz, sadece ~ 5-20 ay bir ortanca sağkalım ile, kanser türüne bağlı olarak1,2. Kanser metastazı incelenirken ortaya çıkan bir temel soru nasıl alt klonlarbeyingibi bir organiçine kan dolaşımının mizah ortamından göç nasıl3 ,4. Bu soru göç, istila ve ekstravazasyon tahlilleri birçok varyasyonyol açmıştır. Tüm bu yöntemler, bir uyarıcıya yanıt olarak bir konumdan diğerine hareket eden hücrelerin özelliklerini sayma veya ölçme nin kritik adımını paylaşır. Çoğu göç tahlilleri kolayca kullanılabilir kanser hücrelerinin iki boyutlu (2D) göç çalışma için kullanılır. Bunlar bir bilgi zenginliğini aydınlatmıştır; ancak, diğeryöntemlerin 5sağlayabilir in vivo sisteminin üç boyutlu doğasını özetlemek yok. Bu nedenle, tümör mikro-çevre (TME) üç boyutlu (3D) sistemlerde incelenmesi gereklidir, ancak 3D yapılar için mevcut analiz yaklaşımları sınırlı ve genellikle tutarsız.
En popüler 3D araçlardan biri, iki farklı bölgeyi ayıran bir kuyunun dibinde asılı bir membrandan oluşan bir Boyden odasıdır. Boyden lökosit chemotaxis4çalışma için titret tanıttı. Alt bölgeler kimya veya diğer araçlarla farklı olabilir6,7 alt bölgeye göç etmek için üst bölgedeki hücreleri ikna etmek için. Göç eden hücre sayısını ölçmek için en yaygın yaklaşım, hücreleri bir tampon çözeltisi kullanarak membranın alt kısmından serbest bırakmak, onları lyse ve daha sonra çözeltideki DNA içeriği miktarına göre saymaktır7. Bu dolaylı yaklaşım teknik değişkenliği nedeniyle operatör hatasına yatkındır ve prosedür kanser fenotip ve mikro-çevre hakkında bilgi yok eder. Boyden odası tsay varyasyonları membran üzerinde kalan göçmen hücrelerinin fiksasyonu içerir, ama sadece artık devam çalışmaiçinuygun olan hücrelerin sayısını sağlar 6,8,9.
Boyden odası sınırlamaları ve mikroakışkan toplumda yeniliklerin büyüme nedeniyle, göç taşkınlık yongaları üç10yerine bir yönde bir uyarıcı yanıt olarak hücrelerin hareketini gözlemlemek geliştirilmiştir10 ,11,12. Bu geçiş tahlilleri, sonuçların daha iyi yorumlanmasını sağlayan akış veya tek hücre ayrımı13,14 gibi faktörler üzerinde kontrolü kolaylaştırır; ancak, onların 2D biçimi kaçınılmaz olarak bazı dinamik bilgi kaybeder. Son çalışmalar extravazasyon üzerinde duruldu (yani, bir doku içine dolaşımdan hücrelerin hareketi, kan beyin bariyeri gibi) bir 3D ortamda14,15. Doku içine ekstravazasyon mesafesi ve hücresel bariyer / membran oluşur probing davranışı boyden odası veya 2D mikroakışkan göç cihazı16kullanılarak toplanan ölçümler daha rafine. Bu nedenle, 3D ekstravazasyonun uygun görüntüleme ve analizini sağlayan cihazlar bu gelişmiş ölçümleri yakalamak için kritik öneme sahip olmakla birlikte literatürde eksiktir.
Göç tahlillerinden bağımsız olarak manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ve tomografi için 3Boyutlu alanda dokuyu tanımlayabilen ve doğru bir şekilde yeniden yapılandırabilen sağlam görüntüleme teknikleri geliştirilmiştir17,18. Bu teknikler doku özelliklerine göre görüntünün z-yığınları ve segment bölümlerinde görüntüleri elde ve daha sonra üç boyutlu meshes19,,20,21içine segmentli görüntüleri dönüştürmek . Bu hekimlerin 3D bireysel organlar, kemikler ve damarlar kanser veya kalp hastalığı tanısında cerrahi planlama veya yardım yardımcı görselleştirmek için izin verir22,23. Burada, bu yaklaşımların mikroskobik numuneler ve 3D ekstravazasyon cihazlarında kullanılmak üzere uyarlanabileceğini göstereceğiz.
Bu amaçla, mevcut tomografi araçlarını uyarlayarak tümör hücrelerinin bir membran üzerinde ekstravazasyonunu inceleme esnekliği sağlayan, burada sunulan yenilikçi konfokal tomografi tekniğini geliştirdik. Bu yaklaşım, bir endotel hücre tabakası gibi hücresel bir bariyer ile etkileşim gibi kanser hücresi davranışlarının tam gam çalışma sağlar. Kanser hücreleri sondalama davranışları sergilerler; bazıları istila edebilir ama zara yakın kalırken, diğerleri bariyeri kolayca geçer. Bu teknik tüm boyutlarda hücrenin fenotip hakkında bilgi verebilme yeteneğine sahiptir24. TME'yi incelemek için bu yaklaşımı kullanmak hem nispeten ucuz, yorumlanması kolay, hem de daha karmaşık in vivo murine modelleriile karşılaştırıldığında tekrarlanabilir. Sunulan metodoloji stromal bölgeyi uyarlayarak birçok tümör ve mikro ortam türünün incelenmesi için güçlü bir temel oluşturmalıdır.
Bariyer ve nişin (beyin mikrovasküler endotel hücreleri ve astrositler) kritik unsurlarının uzun bir süre (yaklaşık 9 güne kadar) kültürlenebileceği, konfokal mikroskopi tekniğiile floresan olarak görüntülenebileceği ve konfokal tomografi tekniği(Şekil 2)kullanılarak yeniden yapılandırılan görüntülerin 3Boyutlu mikroakışkan kan beyin nişi (Şekil1) (Şekil 1)kullanımını tanımlıyor ve gösteriyoruz . mikro-metastaz ın gelişimini ve tümör mikro-ortamındaki değişiklikleri tekrarlanabilir ve kantitatif bir şekilde anlamayı amaçlamıştır. Beyin niş ile kan beyin bariyer arayüzü bazal membran tarafından güçlendirilir beyin mikrovasküler endotel hücreleri oluşur, astrosit ayaklar, ve perisitler25. Biz seçici kan beyin bariyerinin oluşumu ve düzenlenmesinde önemi göz önüne alındığında astrosit ve endotel bileşenleri üzerinde duruldu. Bu platformu kullanarak kanser hücrelerini ve tümör mikro-çevre hücresel ve mizahi bileşenlerini nasıl imal edebileceğimizi, tohumla, imaja nasıl üretebileceğimizi ve analiz edebileceğimizi gösteriyoruz. Son olarak, makine öğreniminin, bir model μmBBN ile geçiş yeteneğine sahip kanser hücrelerinin içsel phenotipik farklılıklarını belirlemek ve onlara beyin metastatik potansiyelinin nesnel bir indeksini atamak için nasıl kullanılabileceğini gösteriyoruz24. Bu yöntemle oluşturulan veri kümeleri metastaz, tedavi stratejileri ve TME'nin her ikisinde de rolü hakkındaki temel ve çevirisel soruları yanıtlamak için kullanılabilir.

<table><tbody><tr><td>Fenol kırmızısı ile %0,25 Tripsin-EDTA</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>25200056</td><td></td></tr><tr><td>Pistonlu 1,5 mm biyopsi zımbası</td><td>Integra LifeSciences Corporation</td><td>33-31A-P/25</td><td></td></tr><tr><td>10x MEM</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11430030</td><td></td></tr><tr><td>150 mm petri kapları</td><td>Fisher Scientific</td><td>FB0875714</td><td></td></tr><tr><td>1x DPBS, Ca ve Mg Thermo</td><td>Fisher olmadan Scientific</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>200uL pipet ucu</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-707-411</td><td></td></tr><tr><td>4 inç silikon gofret</td><td>Üniversite Gofret</td><td>452</td><td></td></tr><tr><td>48 mm genişliğinde koli bandı</td><td>Fisher Scientific</td><td>19-072-097</td><td></td></tr><tr><td>50 x 75 mm cam slayt</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550C</td><td></td></tr><tr><td>A1 konfokal mikroskop</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>aseton</td><td>Fisher Scientific</td><td>A9-20</td><td></td></tr><tr><td>antibiyotik/antimikotik (penisilin/streptomisin/amfoterisin)</td><td>Gibco</td><td>15240062</td><td></td></tr><tr><td>kutusu kesici bıçak</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC1721575</td><td></td></tr><tr><td>diseksiyon makası</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-951-5</td><td></td></tr><tr><td>4.5 g/L glikozlu DMEM</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11960-044</td><td></td></tr><tr><td>çift taraflı bant</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC0879005</td><td></td></tr><tr><td>EGM-2</td><td>Lonza</td><td>CC-3162</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Sığır Serumu, Isı ile etkisiz</td><td>hale getirilmiş Corning</td><td>MT35011CV</td><td></td></tr><tr><td>Fiji yazılımı</td><td>ImageJ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>cam şişe</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-341-25D</td><td></td></tr><tr><td>glutamax</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td>35050061</tr><tr><td>hCMEC / D3</td><td>EMD Millipore</td><td>SCC066</td><td></td></tr><tr><td>Jupyter notebook</td><td>Anaconda</td><td></td><td></td></tr><tr><td>L-glutamin</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>25030081</td><td></td></tr><tr><td>Matrigel - fenol kırmızısı Corning</td><td></td><td>CB-40230A</td><td></td></tr><tr><td>MDA-MB-231</td><td>ATCC</td><td>HTB-26</td><td></td></tr> <tr><td>ile azaltılmış büyüme faktörüMDA-MB-231-BR-GFP</td><td>Dr. Patricia Steeg, NIH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N-2 büyüme takviyesi</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>17502048</td><td></td></tr><tr><td>normal insan astrositleri (NHA)</td><td>Lonza</td><td>CC-2565</td><td></td></tr><tr><td>Orange yazılımı</td><td>Ljubljana</td><td></td><td></td>Üniversitesi</tr><tr><td>Pasteur pipeti</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-711-9AM</td><td></td></tr><tr><td>Fotolitografi maskeleri</td><td>Photosciences Incorporated</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pLL3.7-dsRed</td><td>Michigan Üniversitesi Vektör Çekirdeği</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pLL-EV-GFP</td><td>Michigan Üniversitesi Vektör Çekirdeği</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pLOX-TERT-iresTK</td><td>Addgene</td><td>12245</td><td></td></tr><tr><td>pMD2.G</td><td>Addgene</td><td>12259</td><td></td></tr><tr><td>polikarbonat membran, 5um gözenek boyutu</td><td>Kırlangıç</td><td>TMTP04700</td><td></td></tr><tr><td>psPAX2</td><td>Addgene</td><td>12260</td><td></td></tr><tr><td>PureCol, 3 mg / mL</td><td>Gelişmiş Biomatrix</td><td>5005</td><td>Tip I sığır kollajen</td></tr><tr><td>sodyum bikarbonat</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>25080094</td><td></td></tr><tr><td>sodyum piruvat</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11360070</td><td></td></tr><tr><td>Solo fincan</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC1416545</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2075</td><td>MicroChem Şirketi</td><td>Y111074 0500L1GL</td><td></td></tr><tr><td>SU8 geliştirici</td><td>MicroChem Corporation</td><td>Y020100 4000L1PE</td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184</td><td>Ellsworth Yapıştırıcı Şirketi</td><td>NC0162601</td><td></td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>179965-1L</td><td></td></tr><tr><td>Tricholoro perfloro oktil silan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448931-10G</td><td></td></tr></tbody></table>

organ-on-a chip 3d modeli, makine Öğrenimi ve konfokal tomografi kullanarak beyin metastatik tümör mikro-ortamının Ölçülmesi

Quantifying the Brain Metastatic Tumor Micro-Environment using an Organ-On-A Chip 3D Model, Machine Learning, and Confocal Tomography

Beyin metastazları en ölümcül kanser lezyonlarıdır; Tüm kanserlerin% 10-30 beyne metastaz, sadece ~ 5-20 ay bir ortanca sağkalım ile, kanser türüne bağlı olarak. Beyin metastatik tümör yükünü azaltmak için, temel ve çevirisel bilgi boşlukları ele alınması gerekir. Başlıca zorluklar arasında tekrarlanabilir preklinik modellerin ve ilişkili araçların azlığı sayılabilir. Beyin metastazı üç boyutlu modelleri özel analiz araçları ile kombine edildiğinde bu ihtiyaçları karşılamak için kullanılan ilgili moleküler ve henotypic veri verim olabilir. Ayrıca, murine modelleri ile karşılaştırıldığında, beyin mikroortamına kan beyin bariyerini geçen hasta tümör hücrelerinin organ-on-a-chip modelleri hızla sonuç üretmek ve kantitatif yöntemlerle daha yorumlanabilir, böylece yüksek iş artışı testi için uygun. Burada, nişin birden fazla elementinin uzun bir süre (birkaç gün) kültürlenebileceği, konfokal mikroskopi ile floresan olarak görüntülenebileceği ve yenilikçi bir konfokal tomografi tekniği kullanılarak yeniden yapılandırılan görüntülerin bulunduğu yeni bir 3D mikroakışkan kan beyin niş (μmBBN) platformunun kullanımını tanımlıyor ve gösteriyoruz; mikro-metastaz ın gelişimini ve tümör mikro-ortamında (TME) tekrarlanan ve kantitatif bir şekilde değişimlerini anlamayı amaçlamıştır. Bu platformu kullanarak kanser hücrelerini ve TME hücresel ve mizahi bileşenlerini nasıl imal edebileceğimizi, tohumla, imaja nasıl üretebileceğimizi ve analiz edebileceğimizi gösteriyoruz. Ayrıca, yapay zekanın (AI) bir model μmBBN ile geçiş yeteneğine sahip kanser hücrelerinin içsel phenotipik farklılıklarını belirlemek ve onlara beyin metastatik potansiyelinin nesnel bir indeks atamak için nasıl kullanıldığını gösteriyoruz. Bu yöntemle oluşturulan veri kümeleri metastaz, terapötik stratejilerin etkinliği ve TME'nin her ikisinde de rolü hakkındaki temel ve çevirisel soruları yanıtlamak için kullanılabilir.

Bu tekniği kullanarak, farklı floresan proteinler veya boyalar ile etiketlenmiş hücre tiplerini analiz ettik. Bu yaklaşımın hCMEC/D3-DsRed ve floresan olmayan astrositlerle formüle edilmiş bir μmBBN çipi ile kullanıldığını gösteriyoruz. Beyin mikrovasküler endotel hücreleri gözenekli bir membran üzerine tohumlanmış (5 μm parça kazınmış gözenekleri) ve bir kuluçka34 37 ° c altında% 5 CO2altında yerleştirilir . Üç gün sonra endotel tabakasının birleşimi mikroskopi ile doğrulandı ve daha s...

Burada, bir kan beyin bariyeri metastatik tümör mikro-ortamının hazırlanması ve kültürlenmesi ve konfokal görüntüleme ve yapay zeka (makine öğrenimi) kullanılarak durumunun ölçülmesi için bir protokol saklıyız.

Organ-On-A Chip 3D Modeli, Makine Öğrenimi ve Konfokal Tomografi Kullanarak Beyin Metastatik Tümör Mikro-Ortamının Ölçülmesi

Brain metastases are the most lethal cancer lesions; 10-30% of all cancers metastasize to the brain, with a median survival of only ~5-20 months, ...

Konfokal tomografi kanser hücresi davranışlarının tam gam elde etmek için geliştirilmiştir, onlar hücresel bariyer ve niş ile etkileşim gibi. Bu yöntem, metastazların oluştuğu gibi incelenmesi için bir temel sağlar. Bu yaklaşım, canlı hücre davranışını ölçmek için yararlıdır.Konfokal tomografi, makine öğrenimi ile birleştirildiğinde, çeşitli organ-on-a-chip platformlar için yararlıdır. Primer veya tekrarlayan tümör veya dolaşımdaki tümör hücrelerinin analizi, beyin metastazlarını tahmin etmek ve beyin metastatik olmayan hücrelerden beyin metastatiklerini ayırt etmek için önemli bir tanı aracı oluşturabilir. Mikroakışkan BBN cihazını monte etmek için, bir cihazı vakum kurutucudan aşağı bakacak şekilde uygun bir yüzeye aktarın ve tüm kurulumu plazma odasına yerleştirin.Tüm kurulumu bir plazma odasına yerleştirin ve cihazı 80 Watt'ta 30 saniye boyunca plazmayla tedavi etmeden önce bir vakum çekin. Tedavinin sonunda, cihazın PPM'leri ile slayt arasında kalıcı bir bağ oluşturmak için cihazı, giriş tarafını laboratuvar tezgahındaki cam slayta hızlı bir şekilde yerleştirmek için bir kılavuz kullanın. Daha sonra, 200 mikrolitrelik pipet uçları yerleştirin, uçtan iki milimetreyi tüm giriş v

quantifying-brain-metastatic-tumor-micro-environment-using-an-organ

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Kanser Araştırmaları

Biz onların mikroçevresindeki meme tümör hücreleri ve diğer hücreler arasındaki etkileşimleri gerçek zamanlı olarak canlı hücre görüntüleme için 3D kokültürü modeli geliştirdik bir invaziv fenotip darbe ilerlemesi. Bu modeller invaziv karıştığı parakrin kaynaklı proteolitik, kemokin / sitokin ve kinaz yolları hedefleyen ilaçlar için klinik öncesi ekranlar olarak hizmet verebilir.

Tümör 4D Canlı hücre Görüntüleme için MAME Modeller: Mikroçevre etkileşimler olduğunu Etki Malign İlerlemesi

Bu video, bir 3B ortak kültür sisteminin gelişimini göstermektedir. Fare beyni dilimleri bir zar üzerine yerleştirilir ve floresan olarak etiketlenmiş insan beyni tümör hücrelerinin üzerinde büyümesine izin verilir. Sistem hazır olduğunda, görüntüleme için boyanır.

Organotipik Dilim Ko-kültür Modelinde Beyin Tümörü Kurulması

Karsinom hücreleri ile Organotipik beyin kesit kokültürü beyin dokusu karsinoma hücre istilası sürecinde floresan gibi parlak saha (video) mikroskopisi ile görselleştirme morfolojik değişiklikler sağlar. Bu model sistem ayrıca hücre değişimi ve ikmal yaklaşımlar sağlar ve manipülasyonlar ve analizlerin bir yelpazede sunuyor.

Bir Organotipik Beyin Dilim ve kanser hücrelerinin 3D Sferoid ile Coculture Sistemi

İnsan beyni tümörlerinin birçok türü, beynin belirli bölgelerine lokalizedir ve kültürde büyümesi zordur. Bu protokol, tümör mikroçevresinin rolünü ele alır ve organotipik bir fare beyin diliminde büyüyen floresan primer beyin tümörü hücrelerini analiz ederek yeni ilaç tedavilerini araştırır.

İlaç Tedavileri tümörün mikro incelenmesi ve Hedeflenen A Beyin Tümörü / Organotipik Dilim Co-kültür Sistemi

İntrakraniyal beyin metastazı modellemesi, tümör boyutunun izlenememe ve tedaviye tam ve zamanında yanıt verilememesi ile karmaşıktır. Sunulan metodoloji çiftler manyetik rezonans görüntüleme analizi ile intrakranial tümör enjeksiyonu, kombine edildiğinde, hassas ve tutarlı enjeksiyonlar, gelişmiş hayvan izleme ve doğru tümör hacmi ölçümleri yetiştirir.

İntrakraniyal Enjeksiyon ve Manyetik Rezonans Görüntüleme Ile Beyin Metastazlarının Modellenmesi

İmmünoterapi ve tek hücreli genomik profilleme çağında, kanser biyolojisi, tümör-bağışıklık arayüzünü uygun bir mekansal zamansal bağlamda araştırmak için yeni in vitro ve hesaplama araçları gerektirir. Hücresel fonksiyonların dinamik, multiparametrik izlenmesi ile uyumlu, 2D ve 3D ortamlarda tümör-immün mikroakışkan ko-kültürlerden yararlanmak için protokolleri açıklıyoruz.

İn vitro tümör mikroortamlarında immün yanıtı diseksiyon için mikroakışkan ko-kültür modelleri

Endojen olarak HER2 ile amplifiye edilmiş inflamatuar meme kanseri hücre hattının kuyruk damarı enjeksiyonu yoluyla üretilen meme kanseri beyin metastazının bir ksenogreft fare modelini tanımladık.

İnflamatuar Meme Kanseri Hücrelerinin Kuyruk-Ven Enjeksiyonu ile Beyin Metastazının Modellenmesi

Mevcut protokol, 3D tümör agregalarında hızlı, tahribatsız ve etiketsiz bölgesel hücre yoğunluğu ve canlılık ölçümü için görüntü tabanlı bir teknik geliştirmektedir. Bulgular, çekirdek bölgelerde agregaların geliştirilmesinde dış katmanlardan daha yüksek hücre yoğunluklarına ve Trastuzumab ile tedavi edilen HER2 + agregalarında ağırlıklı olarak periferik hücre ölümüne sahip bir hücre yoğunluğu gradyanı ortaya koymuştur.

İlaç Tedavisini Takiben Tümör Agregaları İçindeki Bölgesel Hücre Yoğunluğunun Tahribatsız Değerlendirilmesi

Beyin metastazı kanser hastalarında ciddi morbidite ve mortalite nedenidir. Çoğu beyin metastazı fare modeli, mortalite ve terapötik müdahale sonuçlarının kafa karıştırıcı analizini karıştıran sistemik metastazlar ile karmaşıktır. Burada, minimal sistemik tümörlerle tutarlı intrakraniyal tümörler üreten kanser hücrelerinin internal karotis enjeksiyonu için bir protokol sunulmaktadır.

Kanser Hücrelerinin İç Karotis Arter Enjeksiyonu ile Beyin Metastazının Modellenmesi

Stereotaktik intrakranial enjeksiyon tekniği, tümör hücrelerinin fare korteksine hassas ve lokal bir şekilde yerleştirilmesini sağlar ve böylece beynin metastatik kolonizasyonunu incelemek için güçlü bir model olur.

Beyin Metastazının Modellenmesi: Metastatik Kolonizasyon ve Histolojik Büyüme Kalıplarının Stereotaktik İntrakortikal Enjeksiyonla Standartlaştırılmış Analizi

Yeni teşhis edilen ve tekrarlayan tümörlerden üretilen hastadan türetilen manyetik gliomakürleri kullanarak 3D glioblastoma göç modeli sunuyoruz. Bu platform, hastaya özgü göç dinamiklerinin görselleştirilmesine ve terapötik etkinliğin değerlendirilmesine olanak tanır. Test, protein lokalizasyonu ve ifade desenlerini değerlendirmek için göç sonrası çoklu eklenebilir.

Hipoksik Koşullarda Manyetik Nanopartikül Aracılı Sferoid Lokalizasyon ile Tekrarlanabilir 3D Glioblastoma Göç Testi

Öğrenin, organ-on-a-chip 3D modeli, makine öğrenimi ve konfokal tomografi kullanarak beyin metastatik tümör mikro-ortamını nasıl ölçersiniz. Bu yöntem, kanser hücre davranışlarını nicelendirmek ve tanısal araçlar geliştirmek için kullanılır.

Organ-On-A Chip 3D Modeli, Makine Öğrenimi ve Konfokal Tomografi Kullanarak Beyin Metastatik Tümör Mikro-Ortamının Ölçülmesi

Daha fazla video keşfet