The authors acknowledge funding from the National Institutes of Health R21CA182333.

1. הכנת מערכת שלב שתי פולימרית מימית (ATPS) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוקל 0.5 גרם של פוליאתילן גליקול (PEG) (MW: 35,000) ולהוסיף אותו ל9.5 מיליליטר של מדיום גידול מלא בחרוטי 15 מיליליטר סטרילי כדי להכין 10 מיליליטר של 5% (w / v) שלב PEG המימי. הערה: הוספת מחצית בינונית לחרוטים הראשונים ואחרי הוספת הפולימר ולאחר מכן את יתרת הסכום של מדיום ממזער הידבקות של הפולימר לקירות חרוטי ומסייע הפולימר יתמוסס מהר יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוקל 0.128 גרם של dextran (DEX) (MW: 500,000) ולהוסיף אותו ל.872 מיליליטר של מדיום גידול מלא בצינור 1.5 מיליליטר microcentrifuge סטרילי כדי להכין 1 מיליליטר של 12.8% (w / v) שלב DEX המימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבולת שני פתרונות לדקות על 1 לפזר הפולימרים במדיום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את שני הפתרונות באמבט מים ב 37 מעלות צלזיוס במשך שעה 1 כדי להבטיח פירוק ותערובות הומוגנית. שמור את הכובעים מעל פני המים, כדי למנוע האפשרות של זיהום של פתרונות מהאמבטיהמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את פתרון שלב PEG לתוך מזרק סטרילי, פלסטיק ולהעביר אותו דרך מסנן מזרק של גודל נקבובית 0.2 מיקרומטר כדי להסיר זיהומים. הערה: מלא את המזרק עם פתרון PEG, למקם אותו בהכנסה של המסנן על גבי צינור חרוטי ותוך שימוש בכוח, לדחוף את הפתרון באמצעות המסנן לאט. זה נורמלי לחוות התנגדות נגד תנועה של בוכנת המזרק. הפסד קטן של פתרון הפולימר מתרחש כחלק מהפתרון יישאר במסנן, אבל ריכוז הפולימר לא ישתנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 10 μl של פתרון שלב DEX ולדלל אותו ב 10 μl של מדיום בצינור נפרד ללגרום 6.4% (w / v) פתרון שלב DEX. לשאוב מפתרון שלב PEG 100 μl ומוציא אותו לתוך צלחת פטרי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לוותר 0.5 μl של 6.4% (w / v) פתרון שלב DEX לפתרון שלב PEG. חזותי לאשר הקמת ATPS מוצלחת על ידי התבוננות ירידת DEX תחת מיקרוסקופ. גבול הירידהצריך להישאר גלוי, המצביע על נוכחותם של שני שלבים יציבים, נפרדים מימי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחסן את המניה המימית PEG ופתרונות שלב DEX ב 4 מעלות צלזיוס עד לשימוש. הערה: מומלץ שפתרונות פולימר מוכנים טריים לפני כל ניסוי ושימוש בתוך 24 שעות של אחסון. </li></ol> 2. הכנה לSpheroids Cell ההדפסה של הסרטן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגדל תאי סרטן של עניין (למשל, תאי סרטן השד מד&quot;א- MB-157) ל- 90% -100% monolayer מחוברות. למד&quot;א-MB-157 תאים, להשתמש בינוני מורכב DMEM המכיל 10% FBS, גלוטמין 1%, ואנטיביוטיקת 1%. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קציר תאים באמצעות חיץ ניתוק תא (על פי הפרוטוקול של היצרן) ולטעון את ההשעיה לחרוטי 15 מיליליטר. צנטריפוגה זה במשך 5 דקות ב173.3 XG, להסיר supernatant, ותאי resuspend ב 1 מיליליטר של מדיום גידול שלם. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תאי עומס על hemocytometer ולספור אותם על מנת לחשב את המספר הדרוששל תאים לצפיפות תאי אליפטית רצויה. Monolayer ומחוברות של מד&quot;א-MB-157 תאים שגודלו בבקבוק T75 בדרך כלל נותנת ~ 7 x 10 6 תאים. הערה:. צפיפות תאים דרושה לירידת נפח כדי ליצור אליפטית אחת תהיה תלויה בסוג התא 22 לדוגמא, צפיפות של 1.5 x 10 4 או גדולים יותר למד&quot;א-MB-157 תאים מומלצת לכל טיפת שלב DEX 0.3 μl ל להבטיח היווצרות אליפטית יחידה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תאי צנטריפוגה בפעם שנייה במשך 5 דקות ב173.3 XG וresuspend אותם בנפח מתאים של מדיום גידול להתרכז תלוי על צפיפות תאים רצויה. הערה: לדוגמא, אם 7 x 10 6 תאים סרטניים נקצרו, הנפח הכולל של השעיה תא הנדרשת ליצירת אליפטית של צפיפות 1.5 x 10 4 תאים בירידת שלב DEX 0.3 μl יהיה 140 μl. עם זאת, בשל דילול עם פתרון שלב DEX בשלב הבא, להשתמש רק 70 μl של מדיום תרבית תאים לresuspend תאים. </li><li&gt; הוסף להשעית תא וכתוצאה מכך נפח שווה של 12.8% (w / v) פתרון שלב DEX המימי ערוכים 1.2. לדוגמא אליפטית צפיפות 1.5 x 10 4 תאים, 70 μl של פתרון שלב DEX מתווסף 70 μl של השעיה תא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לערבב ביסודיות את ההשעיה התא על מנת להבטיח פיזור אחיד של תאים וערבוב של פתרון DEX. Pipetting למעלה ולמטה צריכים להיעשות בעדינות כדי למנוע היווצרות בועה. </li></ol> 3. הכנה לדפוס של Spheroids Co-תרבותי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגדל תאי סרטן (לדוגמא, מד&quot;א-MB-157 תאים אנושיים של סרטן השד) ותאי תמיכה (למשל, fibroblasts אדם) ל- 90% -100% monolayer מחוברות. לקצור כל סוג תא באמצעות חיץ ניתוק תא (על פי הפרוטוקול של היצרן). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטעון כל השעיה לחרוטי 15 מיליליטר, צנטריפוגה במשך 5 דקות ב173.3 XG, וsupernatant לשאוב מכל חרוטי. תאי Resuspend של כל חרוטי ב 1 מיליליטר של g המלאבינוני rowth. הערה: צבעי ניאון כגון Calcein AM (כתם תא חי) וצבעים גרעיניים (Hoechst) ניתן להשתמש כדי להבחין בין שני סוגי התאים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטעון כל סוג תא בנפרד על hemocytometer ולספור אותם על מנת לחשב את המספר הנדרש של כל סוג תא ליחס רצוי של תאי סרטן לתאים תומכים בspheroids שיתוף תרבותי. monolayers המחוברות של מד&quot;א-MB-157 תאים וfibroblasts גדל בצלוחיות T75 בדרך כלל נותנים ~ 7 x 10 6 ו ~ 6 x 10 6 תאים, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף את הנפח הנכון מההשעיה של תאים תומכים להשעיה תאים סרטניים לתת יחס רצוי של מספר שני סוגי תאים. לדוגמא, השתמש יחס של 50 תאים סרטניים לתאי פיברובלסטים 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה חרוטי המכילים את ההשעיה התא המעורבת במשך 5 דקות ב173.3 תאי XG וגלולים בנפח מתאים ללגרום לצפיפות סופית הכוללות כמויות שווה של מדיום גידול ו12.8% (w / v) DEX המימיפתרון שלב (שהוכן ב1.2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות פיפטה השעיה תא וכתוצאה מלמעלה ולמטה כדי להבטיח ההומוגניות של ההשעיה. </li></ol> 4. הדפסה של Spheroids גידול לתוך צלחת 96-היטב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יום אחד לפני ניסויים, צלחות מעיל שאינם מטופלים, מסביב לתחתית 96-היטב עם 1% (w / v) pluronic על 37 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות. ציפוי זה מונע תא קובץ מצורף על פני תקופת התרבות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לוותר 50 μl 5% המסוננים (w / v) שלב PEG המימי לבאר כל צלחת 96-היטב (צלחת יעד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעזרת פיפטה, לערבב את ההשעיה התא (מוכן בשלב 2 או שלב 3 למונה ותרבות משותפת, בהתאמה), ולהוסיף 20 μl של ההשעיה לכל זה היטב מעמודה של צלחת 384 גם אחד (צלחת מקור) . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המטפל הנוזלי ו&quot; הביתה &quot;ראש pipetting לרשום קואורדינטות. לאחר מכן לאסוף פרוטוקול שהוגדר בעבר (להלן ב4.6) כדי להבטיח מעבדתי ופרמטרים מוגדרים נכוניםly. זה צעד &quot;מתביית&quot; עשוי להיות שונה עבור מפעילי נוזל שונים. הערה: הזרימה של הפרוטוקול, שמוצג צעד-אחר-צעד בהמשך ב4.6, יהיה דומה ללא קשר למטפל נוזל רובוטית משמש; עם זאת, ממשק תכנות עשוי להיראות שונה בשל השימוש בתוכנות שונות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את צלחת המקור, צלחת היעד, ותיבות קצה פיפטה בעמדות מוגדרות בתחנת העבודה של המטפל הנוזלי כפי שמוצג באיור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע את הפרוטוקול הכולל את השלבים הבאים: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עומס עמודה אחת של חביות מהראש pipetting של המטפל הנוזלי עם ערבוב הטיפים פיפטה (8 טיפים) מתחנת העבודה (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את ההשעיה התא בבארות של צלחת המקור (איור 1). בחר ערבוב קטן יותר מתא ההשעיה הנפח בבארות כדי למנוע היווצרות בועת נפח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוצא טיפים לתיבה ריקה טיפים פסולת (איור 1). </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> עומס עמודה אחת של חביות מהראש pipetting עם טיפים פיפטה מחלק 10 μl (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשאוב 0.3 μl של ההשעיה התא מצלחת המקור (איור 1) לכל קצה פיפטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לוותר ההשעיה התא לתוך בארות של טור של צלחת יעד אחד (איור 1). השתמש בגובה לוותר של 0.5 מ&quot;מ וקצב זרימה לוותר של μl הקטן מ 1 / sec. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 4.6.1 באמצעות 4.6.6 עד הדפסת טור-by-טור לכל צלחת היעד היא מלאה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוציא בזהירות את צלחת היעד ממשטח העבודה ולשים אותו בחממה לחה על 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2. לשמור אופקי צלחת כאשר נשא אותה לחממה כדי למנוע שיבוש של טיפות שלב DEX המכילות תאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה את הצלחת למשך 24 שעות כדי לאפשר צבירה של תאים לתוך אליפטית בתוך טיפת שלב DEX. </li></ol> &lt;class = &quot;jove_title&quot; p&gt; 5. טיפול התרופתי של Spheroids תאים הסרטני שימו לב כי בפרוטוקול הבא הוא לטיפול תרופתי 4 ימים ויכלול את חידוש בתרופה טרי לאחר יום 2. זה יכול להיות שונה לתקופות טיפול אחרות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזותי לאשר היווצרות אליפטית ב96-גם צלחות לאחר 24 שעות. במידת הצורך, בארות תמונה למדידת הגודל של spheroids על ידי ממוצע הקטרים ​​הקטנים ביותר והגדולים ביותר של כל אליפטית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את פתרון המניות של תרופה רצויה על ידי המסתו בממס המומלץ על ידי היצרן בריכוז מסיסות שנקבע מראש. לדוגמא, לפזר ציספלטין במים ב2 מ&quot;ג / מיליליטר. הערה: הגן על פתרון המניות של התרופה מהאור אם התרופה היא רגישה לאור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בטכניקת דילול סדרתי, להכין ריכוזי תרופה מדוללים עם מדיום תרבית תאים ממניות הפתרון מוכן בשלב הקודם. כל דילול צריך להיעשות פעמיים הריכוז הרצוי. דיליחסי ution ישתנו בהתאם לריכוז המניה מתחיל ורצויים ריכוזים עובדים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 50 μl של פתרון תרופה שהוכן בשלב הקודם לכל אחד. ניתן לעשות זאת על ידי רובוט או pipetting הידני. הערה: כל ריכוז תרופה יהיה מדולל במחצית לריכוז הרצוי על ידי שלב PEG המימי 50 μl כבר בכל טוב. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש spheroids משני טורים של צלחת 96-היטב (n = 16) עבור כל ריכוז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבארות שליטה, להוסיף רק 50 μl של מדיום תרבות טרי 50 μl הקיים של שלב PEG המימי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה spheroids עם התרופה במשך 48 שעות על 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2, מוגנות מפני אור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 48 שעות של דגירה, להכין דילולים טריים של התרופה בריכוזים רצויים ולחדש את התרופה על ידי הוספת 50 μl של פתרון תרופה טרי היטב כל אחד. הערה: הבארות כבר מכילות ריכוז התרופה הרצויה מt התרופה הראשוןreatment. לכן בשלב זה חידוש, כל ריכוז הנו מוכן בריכוז הרצוי שכן אין דילול יתרחש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה spheroids עם התרופה לעוד שעה 48 על 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2, המוגנת מפני אור. </li></ol> 6. ניתוח סלולרי ליכולת הקיום בSpheroids <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 48 שעות של דגירה עם תרופה מחודשת (כלומר, זמן כולל של טיפול בspheroids עם סמים הוא 4 ימים), למדוד את הנפח הכולל של מדיום באחד היטב על ידי pipetting הידני. הערה: נפח אופייני ובאחד הוא ~ 140 μl (ירידה קטנה מתרחשת עקב אידוי). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את הנפח של מגיב תא כדאיות (למשל, PrestoBlue) כריכוז של 10% מכלל גם הנפח. הוספת נפח זה של מגיב כדאיות תא היטב כל אחד. הערה: עם קיים נפח תקשורת של 140 μl בבאר, בהיקף של 15.6 μl נדרש לתת ריכוז של 10% מכלל תושבי עיר היטב. זה מחושב על ידיהחלוקה הקיימת תקשורת על ידי 9 (140 μl / 9 = 15.6 μl) הנפח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה את הצלחת עם מגיב כדאיות תא מתווסף גם כל 6 שעות על 37 מעלות צלזיוס, המוגן מפני אור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הצלחת בקורא מיקרו צלחת ולקרוא את אותות הקרינה ב 560 ננומטר ואורכי גל עירור 590 ננומטר ופליטה, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את כדאיות אחוזים מהתאים בspheroids ידי נרמול אות הניאון מבארות שטופלו לזה של בארות שליטה לאחר שקלול הערכים מאותם תנאי הטיפול. </li></ol>

<ol>
	<li>Butcher, E. C., Berg, E. L., Kunkel, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systems+biology+in+drug+discovery.">Systems biology in drug discovery.</a> Nat. Biotechnol. 22, 1253-1259 (2004).</li><li>Gonzalez-Nicolini, V., Fussenegger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+assays+for+anticancer+drug+discovery--a+novel+approach+based+on+engineered+mammalian+cell+lines.">In vitro assays for anticancer drug discovery--a novel approach based on engineered mammalian cell lines.</a> Anticancer Drugs. 16, 223-228 (2005).</li><li>Castel, D., Pitaval, A., Debily, M. A., Gidrol, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+microarrays+in+drug+discovery.">Cell microarrays in drug discovery.</a> Drug Discov. Today. 11, 616-622 (2006).</li><li>Gidrol, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D+and+3D+cell+microarrays+in+pharmacology.">2D and 3D cell microarrays in pharmacology.</a> Current Opin. Pharmacol. 9, 664-668 (2009).</li><li>LaBarbera, D. V., Reid, B. G., Yoo, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+multicellular+tumor+spheroid+model+for+high-throughput+cancer+drug+discovery.">The multicellular tumor spheroid model for high-throughput cancer drug discovery.</a> Expert Opin. Drug Discov. 7, 819-830 (2012).</li><li>Ward, D. J., Martino, O. I., Simpson, S., Stevens, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decline+in+new+drug+launches:+myth+or+reality?+Retrospective+observational+study+using+30+years+of+data+from+the+UK.">Decline in new drug launches: myth or reality? Retrospective observational study using 30 years of data from the UK.</a> BMJ Open. 3, (2013).</li><li>Yamada, K. M., Cukierman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+tissue+morphogenesis+and+cancer+in+3D.">Modeling tissue morphogenesis and cancer in 3D.</a> Cell. 130, 601-610 (2007).</li><li>Hirschhaeuser, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multicellular+tumor+spheroids:+An+underestimated+tool+is+catching+up+again.">Multicellular tumor spheroids: An underestimated tool is catching up again.</a> J. Biotechnol. 148, 3-15 (2010).</li><li>Ghajar, C. M., Bissell, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+engineering:+the+other+face+of+tissue+engineering.">Tumor engineering: the other face of tissue engineering.</a> Tissue Eng. A. 16, 2153-2156 (2010).</li><li>Kenny, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+morphologies+of+breast+cancer+cell+lines+in+three-dimensional+assays+correlate+with+their+profiles+of+gene+expression.">The morphologies of breast cancer cell lines in three-dimensional assays correlate with their profiles of gene expression.</a> Mol. Oncol. 1, 84-96 (2007).</li><li>Carlsson, J., Yuhas, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid-overlay+culture+of+cellular+spheroids.">Liquid-overlay culture of cellular spheroids.</a> Rec. Results Cancer Res. 95, 1-23 (1984).</li><li>Wartenberg, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor-induced+angiogenesis+studied+in+confrontation+cultures+of+multicellular+tumor+spheroids+and+embryoid+bodies+grown+from+pluripotent+embryonic+stem+cells.">Tumor-induced angiogenesis studied in confrontation cultures of multicellular tumor spheroids and embryoid bodies grown from pluripotent embryonic stem cells.</a> FASEB J. 15, 995-1005 (2001).</li><li>Tekin, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimuli-responsive+microwells+for+formation+and+retrieval+of+cell+aggregates.">Stimuli-responsive microwells for formation and retrieval of cell aggregates.</a> Lab chip. 10, 2411-2418 (2010).</li><li>Patra, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+device+for+uniform-sized+cell+spheroids+formation,+culture,+harvesting+and+flow+cytometry+analysis.">A microfluidic device for uniform-sized cell spheroids formation, culture, harvesting and flow cytometry analysis.</a> Biomicrofluidics. 7, 54114 (2013).</li><li>Frey, O., Misun, P. M., Fluri, D. A., Hengstler, J. G., Hierlemann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconfigurable+microfluidic+hanging+drop+network+for+multi-tissue+interaction+and+analysis.">Reconfigurable microfluidic hanging drop network for multi-tissue interaction and analysis.</a> Nat. Commun. 5, 4250 (2014).</li><li>Hsiao, A. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-ring+structures+stabilize+microdroplets+to+enable+long+term+spheroid+culture+in+384+hanging+drop+array+plates.">Micro-ring structures stabilize microdroplets to enable long term spheroid culture in 384 hanging drop array plates.</a> Biomed. Microdev. 14, 313-323 (2012).</li><li>Mehta, G., Hsiao, A. Y., Ingram, M., Luker, G. D., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opportunities+and+challenges+for+use+of+tumor+spheroids+as+models+to+test+drug+delivery+and+efficacy.">Opportunities and challenges for use of tumor spheroids as models to test drug delivery and efficacy.</a> J. Control. Release. 164, 192-204 (2012).</li><li>Mueller-Klieser, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+cell+cultures:+from+molecular+mechanisms+to+clinical+applications.">Three-dimensional cell cultures: from molecular mechanisms to clinical applications.</a> Am. J. Physiol. 273, C1109-C1123 (1997).</li><li>Minchinton, A., Tannock, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug+penetration+in+solid+tumors.">Drug penetration in solid tumors.</a> Nat. Rev. Cancer. 6, 583-592 (2006).</li><li>Jeong, G. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+tension-mediated,+concave-microwell+arrays+for+large-scale,+simultaneous+production+of+homogeneously+sized+embryoid+bodies.">Surface tension-mediated, concave-microwell arrays for large-scale, simultaneous production of homogeneously sized embryoid bodies.</a> Adv. Healthc. Mater. 2, 119-125 (2013).</li><li>Cavnar, S. P., Salomonsson, E., Luker, K. E., Luker, G. D., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfer+imaging,+and+analysis+plate+for+facile+handling+of+384+hanging+drop+3D+tissue+spheroids.">Transfer imaging, and analysis plate for facile handling of 384 hanging drop 3D tissue spheroids.</a> JALA. 19, 208-214 (2014).</li><li>Atefi, E., Lemmo, S., Fyffe, D., Luker, G. D., Tavana, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+throughput,+polymeric+aqueous+two-phase+printing+of+tumor+spheroids.">High throughput, polymeric aqueous two-phase printing of tumor spheroids.</a> Adv. Func. Mater. 24, 6509-6515 (2014).</li><li>Lemmo, S., Atefi, E., Luker, G. D., Tavana, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+aqueous+biphasic+tumor+spheroid+microtechnology+for+anti-cancer+drug+testing+in+3D+culture.">Optimization of aqueous biphasic tumor spheroid microtechnology for anti-cancer drug testing in 3D culture.</a> Cell. Mol. Bioeng. 7, 344-354 (2014).</li><li>Albertsson, P. -. A., Tjerneld, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+diagrams.">Phase diagrams.</a> Methods Enzym. 228, 3-13 (1994).</li><li>Frampton, J. P., White, J. B., Abraham, A. T., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+co-culture+patterning+using+aqueous+two-phase+systems.">Cell co-culture patterning using aqueous two-phase systems.</a> J. Vis. Exp. (73), (2013).</li><li>Frampton, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+two-phase+system+patterning+of+detection+antibody+solutions+for+cross-reaction-free+multiplex+ELISA.">Aqueous two-phase system patterning of detection antibody solutions for cross-reaction-free multiplex ELISA.</a> Sci. Rep. 4, 4878 (2014).</li><li>Lai, D., Frampton, J. P., Tsuei, M., Kao, A., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+direct+visual+analysis+of+hydrolytic+enzyme+activity+using+aqueous+two-phase+system+droplet+phase+transitions.">Label-free direct visual analysis of hydrolytic enzyme activity using aqueous two-phase system droplet phase transitions.</a> Anal. Chem. 86, 4052-4057 (2014).</li><li>Petrak, D., Atefi, E., Yin, L., Chilian, W., Tavana, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+spatio-temporally+controlled+cell+microprinting+with+polymeric+aqueous+biphasic+system.">Automated spatio-temporally controlled cell microprinting with polymeric aqueous biphasic system.</a> Biotech. Bioeng. 11, 404-412 (2014).</li><li>Tavana, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanolitre+liquid+patterning+in+aqueous+environments+for+spatially+defined+reagent+delivery+to+mammalian+cells.">Nanolitre liquid patterning in aqueous environments for spatially defined reagent delivery to mammalian cells.</a> Nat. Mater. 8, 736-741 (2009).</li><li>Tavana, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymeric+aqueous+biphasic+system+rehydration+facilitates+high+throughput+cell+exclusion+patterning+for+cell+migration+studies.">Polymeric aqueous biphasic system rehydration facilitates high throughput cell exclusion patterning for cell migration studies.</a> Adv. Func. Mater. 21, 2920-2926 (2011).</li><li>Tavana, H., Mosadegh, B., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymeric+aqueous+biphasic+systems+for+non-contact+cell+printing+on+cells:+engineering+heterocellular+embryonic+stem+cell+niches.">Polymeric aqueous biphasic systems for non-contact cell printing on cells: engineering heterocellular embryonic stem cell niches.</a> Adv. Mater. 22, 2628-2631 (2010).</li><li>Tavana, H., Mosadegh, B., Zamankhan, P., Grotberg, J. B., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microprinted+feeder+cells+guide+embryonic+stem+cell+fate.">Microprinted feeder cells guide embryonic stem cell fate.</a> Biotechnol. Bioeng. 108, 2509-2516 (2011).</li><li>Kalluri, R., Zeisberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nat Rev Cancer. 6, 392-401 (2006).</li><li>Olsen, C. J., Moreira, J., Lukanidin, E. M., Ambartsumian, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+mammary+fibroblasts+stimulate+invasion+of+breast+cancer+cells+in+a+three-dimensional+culture+and+increase+stroma+development+in+mouse+xenografts.">Human mammary fibroblasts stimulate invasion of breast cancer cells in a three-dimensional culture and increase stroma development in mouse xenografts.</a> BMC Cancer. 10, 444 (2010).</li><li>Ozdemir, B. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depletion+of+carcinoma-associated+fibroblasts+and+fibrosis+induces+immunosuppression+and+accelerates+pancreas+cancer+with+reduced+survival.">Depletion of carcinoma-associated fibroblasts and fibrosis induces immunosuppression and accelerates pancreas cancer with reduced survival.</a> Cancer Cell. 25, 719-734 (2014).</li><li>Hsiao, A. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+system+for+formation+of+PC-3+prostate+cancer+co-culture+spheroids.">Microfluidic system for formation of PC-3 prostate cancer co-culture spheroids.</a> Biomaterials. 30, 3020-3027 (2009).</li><li>Friedrich, J., Seidel, C., Ebner, R., Kunz-Schughart, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spheroid-based+drug+screen:+considerations+and+practical+approach.">Spheroid-based drug screen: considerations and practical approach.</a> Nat. Protoc. 4, 309-324 (2009).</li><li>Weigelt, B., Bissell, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unraveling+the+microenvironmental+influences+on+the+normal+mammary+gland+and+breast+cancer.">Unraveling the microenvironmental influences on the normal mammary gland and breast cancer.</a> Semin. Cancer Biol. 18, 311-321 (2008).</li><li>Mueller, M. M., Fusenig, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Friends+or+foes+-+bipolar+effects+of+the+tumour+stroma+in+cancer.">Friends or foes - bipolar effects of the tumour stroma in cancer.</a> Nature Reviews Cance. 4, 839-849 (2004).</li><li>Bissell, M. J., Radisky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Putting+tumours+in+context.">Putting tumours in context.</a> Nat. Rev. Cancer. 1, 46-54 (2001).</li></ol>

יש לי המחברים אין לחשוף.

Spheroids להציג מודל מציאותי כדי להבין טוב יותר פיזיולוגיה גידול ויעילות תרופה ולספק כלי שימושי לגילוי תרופות אנטי-סרטני. יישומים כגון יפיקו תועלת רבה מטכניקות דור אליפטית ותחזוקה פשוטות שרק דורשים מעבדתי סטנדרטי, כלים טיפול נוזליים וציוד הקרנה. השימוש במערכת דו-שלב מי?...

מבחני מבוססי תאים לספק כלי חשוב לפיתוח והגילוי של תרופות אנטי-סרטניות חדשות. 1,2 מבחינה הסטורית, תרבויות monolayer של תאי הסרטן להיות מועסקת לחקור את היעילות של תרכובות מועמד מפני סוגים מסוימים של תאים סרטניים. קלות התחזוקה של תרבויות monolayer בתרבות צלחות סטנדרטית, התאימות של צלחות סטנדרטיים עם כלים רובוטיים מסחריים לתוספת של חומרים כימיים, ועם ציוד הקרנה לניתוח במורד הזרם של תגובות תאיות לתרכובות כימיות הם היתרונות העיקריים שהופכים את תרבויות 2D כלי אטרקטיבי לבדיקת סמים. 3 למרבה הצער, מבחני תא monolayer לעתים קרובות אינם מצליחים לחזות את היעילות של תרכובות in vivo, מה שהופך את פיתוח תרופות וגילוי תהליך יקר מאוד. 4,5 למרות השקעה משמעותית ומאמץ על ידי חברות תרופות ויחידות אקדמיות, ~ 1% בלבד תרופות אנטי-סרטני תרופות בניסויים קליניים אושרועל ידי ה- FDA בשני העשורים האחרונים. 6 פער בין תרבויות 2D and 3D הסביבה המורכבת של תאי סרטן בגוף חי הוא חסרון עיקרי של מערכות תרבות monolayer. 7 לכן, ההקרנה של תרכובות מועמד נגד תאים סרטניים בסביבה שדומה יותר ל סביבת גידול 3D עשויה לזרז פיתוח של תרופות כימותרפיות רומן. 8 spheroids תאים סרטניים להציג מודל 3D גידול רלוונטי במבחנה. 9,10 Spheroids הוא אשכולות קומפקטיים היוצרים באמצעות הרכבה ספונטנית או מושרה של תאים סרטניים על משטחים שאינם חסיד או בהשעיה תוך שימוש בטכניקות כגון בקבוק טווה, כיסוי נוזל, מיקרו microfabricated . גם מערכים, מיקרופלואידיקה, וטיפות תלויות 11-16 Spheroids לחקות תכונות עיקריות של גידולים מוצקים כוללים גיאומטריה ותחבורה מוגבלת של חמצן, חומרי מזון, ותרכובות תרופה לאזור המרכזי; ומכאן, שהם להתחדש respon התרופה באופן הדוק יותרse של גידולים מוצקים בהשוואה לתרבויות monolayer. 17-19 למרות היתרון הבולט הזה, spheroids אינו בשימוש שיגרתי עבור הקרנה של תרכובות כימיות כנגד תאים סרטניים. קושי לייצר spheroids בגודל אחיד בהגדרת תפוקה גבוהה סטנדרטית שתואמת לרובוטיקה זמינה מסחרי וכלים הקרנה / הדמיה פוגע שילוב של תרבות אליפטית לצנרת פיתוח תרופות. למרות שחומרים מותאמים אישית וצלחות הפכו זמינים מסחרי לאחרונה לתת מענה לצורך זה, שיקולי עלות להרתיע השימוש הנרחב שלהם. שתי טכניקות עיקריות עם היכולת לייצר spheroids בגודל עקבי בתפוקה גבוהה להשתמש פלטפורמת ירידת תלייה חדשה ומיקרו-בארות microfabricated. 13,16,20 עם זאת, שתי הגישות דורשות צלחות ומכשירים שהם יקרים כדי להמציא ולא נוחים למשתמשי קצה מיוחדים במרכזי מחקר ליבה והפרמצבטיקה בי EF הגדול ביותרמבצרים לגילוי של תרופות אנטי-סרטניות חדשות מתקבלות. למרות שיפור מסוים ביציבות של טיפות המכיל תא עם עיצוב האחרון של תליית צלחות ירידה, כל חור אחר רק של הצלחת עדיין משמש בתרבות, כדי למנוע התפשטות / מיזוג של טיפות. 16 זה מקטין את התפוקה ניסיונית באופן משמעותי. בנוסף לסמים והתחדשות קשה עם ידני או רובוטית pipetting וspheroids צריך להיות מועבר לתוך צלחת סטנדרטית לאנליזה ביוכימית כי תצורת צלחת זה לא בקלות בקנה אחד עם ציוד הקרנה קונבנציונלי כגון קוראי צלחת. 21 מיקרו-בארות מפוברקות באמצעות ליתוגרפיה הרכה גם לאפשר ייצור אליפטית גודל מבוקר. 13,20 עם זאת, אי התאמה של פלטפורמה זו עם כלים pipetting סטנדרטיים מונעת טיפול של spheroids הבודד עם תרכובות סמים / ריכוזים שונים, חושפת את כל spheroids למצב טיפול בודד. לכן, שיטה זו אינה מתאימה לגבוההקרנת מתחם תפוקה שדורשת בדיקות סימולטני של תרכובות / ריכוזים מרובים. כדי להתגבר על המכשולים הללו, טכניקה חדשה לייצור תפוקה גבוה של spheroids תאים סרטניים בגודל באופן עקבי ב96-גם צלחות סטנדרטי פותחה. 22,23 הגישה מבוססת על מערכת פולימרים מימית שני שלבים (ATPS) עם פוליאתילן גליקול ( לאחרונה PEG) וdextran (DEX) כמו פולימרים יוצרי שלב. 24 ATPSs כבר נוצל במגוון רחב של יישומים ביולוגיים תא הרומן לאפשר micropatterning תא ומקומי מסירה של חומרים כימיים ביולוגיים לתאים בתקשורת מימית מאוד. 25-32 כדי ליצור אליפטית, תאי סרטן מעורבבים עם שלב DEX המימי וירידה תת-microliter של ההשעיה וכתוצאה מכך הוא pipetted לפתרון שלב PEG המכיל גם הטבילה מימית. הירידה נשארה immiscible מהשלב הטבילה ותאי גבולות כדי להקל על היווצרות אליפטית. שֵׁדוֹןortantly, שלב הטבילה המימי מאוד מספק חומרים מזינים לתאים של אליפטית וממזער את הבעיה הידועה של אידוי תקשורת משותפת לכמה מבחני אחרים שגורמים לשינויים בosmolality תקשורת ותנודות של ריכוזי תרופה. טכניקה זו מאפשרת ייצור אליפטית וטיפול תרופתי רק באמצעות חומרים כימיים, זמינים מסחרית וכלים pipetting ב96-גם צלחות סטנדרטית. חשוב לציין, ניתוח של תגובות תאיות של spheroids מתבצע באותה הצלחת באמצעות מבחני ביוכימיים סטנדרטיים וקוראי צלחת. הקלות של עבודה עם ATPS וכושר הסתגלות של הגישה לטיפול נוזל רובוטית עושה דור תפוקה גבוה של שני מונו-תרבות ושיתוף התרבות spheroids טכניקת מעבדה פשוטה. גישה חדשה זו תהיה צעד גדול קדימה לכיוון אינטגרציה של spheroids תאים סרטניים בתהליכי פיתוח תרופות וגילוי עם תפוקת בדיקות משופרת ועלות-תועלת (מספר גדל והולך של תרכובות וredu נבדקוצריכת CED מגיב) ויעילות (הפחתת ידיים על זמן). פרוטוקול מפורט לייצור הרובוטית של spheroids תאים סרטניים ב96-גם צלחות בגישת ATPS מתואר להלן. בנוסף, פרטים של טיפול התרופתי של spheroids וכתוצאה מכך וניתוח במורד הזרם של תגובות תאיות באמצעות assay ביוכימיים מסחרי מוצגים.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Reagents and Consumables</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene glycol, Mw: 35,000</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>94646</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dextran, Mw: 500,000</td>
			<td>Pharmacosmos</td>
			<td>5510 0500 9007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium (DMEM)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D6429</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>12306C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamine</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>35050-061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibiotic</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15240-062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clacein AM</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>C3100MP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoechst</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>33342</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cisplatin</td>
			<td>Spectrum Chemicals</td>
			<td>15663-27-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PrestoBlue</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>A-13261</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-108</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>542342</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Tips (10 &#181;l)</td>
			<td>Fluotics</td>
			<td>C-P10V11.ST</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Tips (70 &#181;l)</td>
			<td>Fluotics</td>
			<td>C-P70V11.ST</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Round-bottom 96-well plates</td>
			<td>Corning</td>
			<td>7007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid Handler</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>SRT Bravo</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate Reader</td>
			<td>Biotek Instruments</td>
			<td>Synergy H1M</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

robotic production of cancer cell spheroids with an aqueous two-phase system for drug testing

Cancer cell spheroids present a relevant in vitro model of avascular tumors for anti-cancer drug testing applications. A detailed protocol for producing both mono-culture and co-culture spheroids in a high throughput 96-well plate format is described in this work. This approach utilizes an aqueous two-phase system to confine cells into a drop of the denser aqueous phase immersed within the second aqueous phase. The drop rests on the well surface and keeps cells in close proximity to form a single spheroid. This technology has been adapted to a robotic liquid handler to produce size-controlled spheroids and expedite the process of spheroid production for compound screening applications. Spheroids treated with a clinically-used drug show reduced cell viability with increase in the drug dose. The use of a standard micro-well plate for spheroid generation makes it straightforward to analyze viability of cancer cells of drug-treated spheroids with a micro-plate reader. This technology is straightforward to implement both robotically and with other liquid handling tools such as manual pipettes.

תחנת העבודה של המטפל הנוזלי רובוטית מוצגת באיור 1. ראש pipetting וכל התחנות בשימוש בהדפסה רובוטית של spheroids בסעיף 4.6 מסומנות. התמונה מציגה את השימוש בשתי תחנות שונות לתיבות קצה (סט אחד של טיפים לערבוב והסט השני לaspirating / מחלק של תערובת שלב תא השעיה מימי DEX). כל ההתקנה ש...

Watch this Scientific Journal Video about Robotic Production of Cancer Cell Spheroids with an Aqueous Two-phase System for Drug Testing at JoVE.com

Robotic Production of Cancer Cell Spheroids with an Aqueous Two-phase System for Drug Testing

A protocol for robotic printing of cancer cell spheroids in a high throughput 96-well plate format using an aqueous two-phase system is presented.

הפקה רובוטית של תאי סרטן Spheroids עם מערכת מימית שני שלבים לבדיקת סמים

Cancer cell spheroids present a relevant in vitro model of avascular tumors for anti-cancer drug testing applications. A detailed protocol for producing ...

robotic-production-cancer-cell-spheroids-with-an-aqueous-two-phase

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.9K Views.  The University of Akron. A protocol for robotic printing of cancer cell spheroids in a high throughput 96-well plate format using an aqueous two-phase system is presented.

Video: Robotic Production of Cancer Cell Spheroids with an Aqueous Two-phase System for Drug Testing

Cell Co-culture Patterning Using Aqueous Two-phase Systems

Cell patterning technologies that are fast, easy to use and affordable will be required for the future development of high throughput cell assays, platforms for studying cell-cell interactions and tissue engineered systems. This detailed protocol describes a method for generating co-cultures of cells using biocompatible solutions of dextran (DEX) and polyethylene glycol (PEG) that phase-separate when combined above threshold concentrations. Cells can be patterned in a variety of configurations using this method. Cell exclusion patterning can be performed by printing droplets of DEX on a substrate and covering them with a solution of PEG containing cells. The interfacial tension formed between the two polymer solutions causes cells to fall around the outside of the DEX droplet and form a circular clearing that can be used for migration assays. Cell islands can be patterned by dispensing a cell-rich DEX phase into a PEG solution or by covering the DEX droplet with a solution of PEG. Co-cultures can be formed directly by combining cell exclusion with DEX island patterning. These methods are compatible with a variety of liquid handling approaches, including manual micropipetting, and can be used with virtually any adherent cell type.

Aqueous two-phase systems were used to simultaneously pattern multiple populations of cells. This fast and easy method for cell patterning takes advantage of the phase separation of aqueous solutions of dextran and polyethylene glycol and the interfacial tension that exists between the two polymer solutions.

דפוסי שיתוף תרבות נייד באמצעות מערכות מימיות שני שלבים

Cell patterning  technologies that are fast, easy to use and affordable will be required for the  future development of high throughput cell assays, ...

Robotic Mirror Therapy System for Functional Recovery of Hemiplegic Arms

Mirror therapy has been performed as effective occupational therapy in a clinical setting for functional recovery of a hemiplegic arm after stroke. It is conducted by eliciting an illusion through use of a mirror as if the hemiplegic arm is moving in real-time while moving the healthy arm. It can facilitate brain neuroplasticity through activation of the sensorimotor cortex. However, conventional mirror therapy has a critical limitation in that the hemiplegic arm is not actually moving. Thus, we developed a real-time 2-axis mirror robot system as a simple add-on module for conventional mirror therapy using a closed feedback mechanism, which enables real-time movement of the hemiplegic arm. We used 3 Attitude and Heading Reference System sensors, 2 brushless DC motors for elbow and wrist joints, and exoskeletal frames. In a feasibility study on 6 healthy subjects, robotic mirror therapy was safe and feasible. We further selected tasks useful for activities of daily living training through feedback from rehabilitation doctors. A chronic stroke patient showed improvement in the Fugl-Meyer assessment scale and elbow flexor spasticity after a 2-week application of the mirror robot system. Robotic mirror therapy may enhance proprioceptive input to the sensory cortex, which is considered to be important in neuroplasticity and functional recovery of hemiplegic arms. The mirror robot system presented herein can be easily developed and utilized effectively to advance occupational therapy.

We developed a real-time mirror robot system for functional recovery of hemiplegic arms using automatic control technology, conducted a clinical study on healthy subjects, and determined tasks through feedback from rehabilitation doctors. This simple mirror robot can be applied effectively to occupational therapy in stroke patients with a hemiplegic arm.

תרפיה מערכת Mirror רובוטית עבור התאוששות תפקודית של Arms ומחוסר

Mirror therapy has been performed as effective occupational therapy in a clinical setting for functional recovery of a hemiplegic arm after stroke. It is ...

Fabrication and Validation of an Organ-on-chip System with Integrated Electrodes to Directly Quantify Transendothelial Electrical Resistance

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful research tools for studying human health and disease. To characterize the barrier function of cell layers cultured inside organ-on-chip devices, often transendothelial or transepithelial electrical resistance (TEER) is measured. To this end, electrodes are usually integrated into the chip by micromachining methods to provide more stable measurements than is achieved with manual insertion of electrodes into the inlets of the chip. However, these electrodes frequently hamper visual inspection of the studied cell layer or require expensive cleanroom processes for fabrication. To overcome these limitations, the device described here contains four easily integrated electrodes that are placed and fixed outside of the culture area, making visual inspection possible. Using these four electrodes the resistance of six measurement paths can be quantified, from which the TEER can be directly isolated, independent of the resistance of culture medium-filled microchannels. The blood-brain barrier was replicated in this device and its TEER was monitored to show the device applicability. This chip, the integrated electrodes and the TEER determination method are generally applicable in organs-on-chips, both to mimic other organs or to be incorporated into existing organ-on-chip systems.

This publication describes the fabrication of an organ-on-chip device with integrated electrodes for direct quantification of transendothelial electrical resistance (TEER). For validation, the blood-brain barrier was mimicked inside this microfluidic device and its barrier function was monitored. The presented methods for electrode integration and direct TEER quantification are generally applicable.

ייצור ואימות מערכת איברים על שבב עם אלקטרודות משולבת ישירות לכמת התנגדות חשמלית Transendothelial

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful ...

Repressing Gene Transcription by Redirecting Cellular Machinery with Chemical Epigenetic Modifiers

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene expression regulation are commonly disrupted in many diseases, a locus-specific, endogenous, and reversible method to study and control these mechanisms of action has been lacking. To address this issue, we have developed and characterized novel gene-regulating bifunctional molecules. One component of the bifunctional molecule binds to a DNA-protein anchor so that it will be recruited to an allele-specific locus. The other component engages endogenous cellular chromatin-modifying machinery, recruiting these proteins to a gene of interest. These small molecules, called chemical epigenetic modifiers (CEMs), are capable of controlling gene expression and the chromatin environment in a dose-dependent and reversible manner. Here, we detail a CEM approach and its application to decrease gene expression and histone tail acetylation at a Green Fluorescent Protein (GFP) reporter located at the Oct4 locus in mouse embryonic stem cells (mESCs). We characterize the lead CEM (CEM23) using fluorescent microscopy, flow cytometry, and chromatin immunoprecipitation (ChIP), followed by a quantitative polymerase chain reaction (qPCR). While the power of this system is demonstrated at the Oct4 locus, conceptually, the CEM technology is modular and can be applied in other cell types and at other genomic loci.

Regulation of the chromatin environment is an essential process required for proper gene expression. Here, we describe a method for controlling gene expression through the recruitment of chromatin-modifying machinery in a gene-specific and reversible manner.

הדחקת שעתוק גנים על ידי ניתוב מחדש מכונות הסלולר עם המגבילים Epigenetic כימי

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene ...

Use of High-Throughput Automated Microbioreactor System for Production of Model IgG1 in CHO Cells

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of experimental conditions while minimizing potential process variability. Applications of this approach include: clone screening, temperature and pH shifts,&#160;media and supplement optimization. Furthermore, the small reactor volumes are conducive to large Design of Experiments that investigate a wide range of conditions. This allows upstream processes to be significantly optimized before scale-up where experimentation is more limited in scope due to time and economic constraints. Automated microscale bioreactor systems offer various advantages over traditional small scale cell culture units, such as shake flasks or spinner flasks. However, during pilot scale process development&#160;significant care must be taken to ensure that these advantages are realized. When run with care, the system can enable high level automation, can be programmed to run DOE&#39;s with a higher number of variables&#160;and can reduce sampling time when integrated with a nutrient analyzer or cell counter. Integration of the expert-derived heuristics presented here, with current automated microscale bioreactor experiments can minimize common pitfalls that hinder meaningful results. In the extreme, failure to adhere to the principles laid out here can lead to equipment damage that requires expensive repairs. Furthermore, the microbioreactor systems have small culture volumes&#160;making characterization of cell culture conditions difficult. The number and amount of samples taken in-process in batch mode culture is limited as operating volumes cannot fall below 10 mL. This method will discuss the benefits and drawbacks of microscale bioreactor systems.

A detailed protocol for the concurrent operation of 48 parallel cell cultures under varied conditions in a microbioreactor system is presented. Cell culture process, harvest and subsequent antibody titer analysis are described.

השימוש תפוקה גבוהה אוטומטית Microbioreactor מערכת לייצור של מודל IgG1 בתאים צ'ו

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of ...

Purification and Analytics of a Monoclonal Antibody from Chinese Hamster Ovary Cells Using an Automated Microbioreactor System

Monoclonal antibodies (mAbs) are one of the most popular and well-characterized biological products manufactured today. Most commonly produced using Chinese hamster ovary (CHO) cells, culture and process conditions must be optimized to maximize antibody titers and achieve target quality profiles. Typically, this optimization uses automated microscale bioreactors (15 mL) to screen multiple process conditions in parallel. Optimization criteria include culture performance and the critical quality attributes (CQAs) of the monoclonal antibody (mAb) product, which may impact its efficacy and safety. Culture performance metrics include cell growth and nutrient consumption, while the CQAs include the mAb's N-glycosylation and aggregation profiles, charge variants, and molecular weight. This detailed protocol describes how to purify and subsequently analyze HCCF samples produced by an automated microbioreactor system to gain valuable performance metrics and outputs. First, an automated protein A fast protein liquid chromatography (FPLC) method is used to purify the mAb from harvested cell culture samples. Once concentrated, the glycan profiles are analyzed by mass spectrometry using a specific platform (refer to the Table of Materials). Antibody molecular weights and aggregation profiles are determined using size exclusion chromatography-multiple angle light scattering (SEC-MALS), while charge variants are analyzed using microchip capillary zone electrophoresis (mCZE). In addition to the culture performance metrics captured during the bioreactor process (i.e., culture viability, cell counts, and common metabolites including glutamine, glucose, lactate, and ammonia), spent media is analyzed to identify limiting nutrients to improve the feeding strategies and overall process design. Therefore, a detailed protocol for the absolute quantification of amino acids by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) of spent media is also described. The methods used in this protocol take advantage of high-throughput platforms that are compatible for large numbers of small-volume samples.

A detailed protocol for the purification and subsequent analysis of a monoclonal antibody from harvested cell culture fluid (HCCF) of automated microbioreactors has been described. Use of analytics to determine critical quality attributes (CQAs) and maximizing limited sample volume to extract vital information is also presented.

טיהור וניתוח של נוגדן חד שבטיים מן הסינית שחלות אוגר תאים באמצעות מערכת Microbioreactor חקן אוטומטי

Monoclonal antibodies (mAbs) are one of the most popular and well-characterized biological products manufactured today. Most commonly produced using ...

Primary Clarification of CHO Harvested Cell Culture Fluid using an Acoustic Separator

Primary clarification is an essential step in a biomanufacturing process for the initial removal of cells from therapeutic products within the harvested cell culture fluid. While traditional methods like centrifugation or filtration are widely implemented for cell removal, the equipment for these processes have large footprints and operation can involve contamination risks and filter fouling. Additionally, traditional methods may not be ideal for continuous bioprocessing schemes for primary clarification. Thus, an alternate application using acoustic (sound) waves was investigated to continuously separate cells from the cell culture fluid. Presented in this study is a detailed protocol for using a bench-scale acoustic wave separator (AWS) for the primary separation of culture fluid containing a monoclonal IgG1 antibody from a CHO cell bioreactor harvest. Representative data are presented from the AWS and demonstrate how to achieve effective cell clarification and product recovery. Finally, potential applications for AWS in continuous bioprocessing are discussed. Overall, this study provides a practical and general protocol for the implementation of AWS in primary clarification for CHO cell cultures and further describes its application potential in continuous bioprocessing.

Presented here is a protocol for the primary clarification of CHO cell culture using an acoustic separator. This protocol can be used for the primary clarification of shake flask cultures or bioreactor harvests and has the potential application for continuous clarification of the cell bleed material during perfusion bioreactor operations.

הבהרה ראשונית של נוזל תרבית תאים שנקטפו על ידי CHO באמצעות מפריד אקוסטי

Primary clarification is an essential step in a biomanufacturing process for the initial removal of cells from therapeutic products within the harvested ...

Large-Scale, Automated Production of Adipose-Derived Stem Cell Spheroids for 3D Bioprinting

Adipose-derived stromal/stem cells (ASCs) are a subpopulation of cells found in the stromal vascular fraction of human subcutaneous adipose tissue recognized as a classical source of mesenchymal stromal/stem cells. Many studies have been published with ASCs for scaffold-based tissue engineering approaches, which mainly explored the behavior of these cells after their seeding on bioactive scaffolds. However, scaffold-free approaches are emerging to engineer tissues in vitro and in vivo, mainly by using spheroids, to overcome the limitations of scaffold-based approaches.
Spheroids are 3D microtissues formed by the self-assembly process. They can better mimic the architecture and microenvironment of native tissues, mainly due to the magnification of cell-to-cell and cell-to-extracellular matrix interactions. Recently, spheroids are mainly being explored as disease models, drug screening studies, and building blocks for 3D bioprinting. However, for 3D bioprinting approaches, numerous spheroids, homogeneous in size and shape, are necessary to biofabricate complex tissue and organ models. In addition, when spheroids are produced automatically, there is little chance for microbiological contamination, increasing the reproducibility of the method.
The large-scale production of spheroids is considered the first mandatory step for developing a biofabrication line, which continues in the 3D bioprinting process and finishes in the full maturation of the tissue construct in bioreactors. However, the number of studies that explored the large-scale ASC spheroid production are still scarce, together with the number of studies that used ASC spheroids as building blocks for 3D bioprinting. Therefore, this article aims to show the large-scale production of ASC spheroids using a non-adhesive micromolded hydrogel technique spreading ASC spheroids as building blocks for 3D bioprinting approaches.

Here, we describe the large-scale production of adipose-derived stromal/stem cell (ASC) spheroids using an automated pipetting system to seed the cell suspension, thus ensuring homogeneity of spheroid size and shape. These ASC spheroids can be used as building blocks for 3D bioprinting approaches.

ייצור אוטומטי בקנה מידה גדול של כדורי תאי גזע שמקורם בשומן להדפסה ביולוגית תלת-ממדית

Adipose-derived stromal/stem cells (ASCs) are a subpopulation of cells found in the stromal vascular fraction of human subcutaneous adipose tissue ...

ייצור מדרגי של כדורי תאים אחידים באמצעות התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדית

Three-Dimensional Acoustic Assembly Device for Mass Manufacturing of Cell Spheroids

Cell spheroids are promising three-dimensional (3D) models that have gained wide applications in many biological fields. This protocol presents a method for manufacturing high-quality and high-throughput cell spheroids using a 3D acoustic assembly device through maneuverable procedures. The acoustic assembly device consists of three lead zirconate titanate (PZT) transducers, each arranged in the X/Y/Z plane of a square polymethyl methacrylate (PMMA) chamber. This configuration enables the generation of a 3D dot-array pattern of levitated acoustic nodes (LANs) when three signals are applied. As a result, cells in the gelatin methacryloyl (GelMA) solution can be driven to the LANs, forming uniform cell aggregates in three dimensions. The GelMA solution is then UV-photocured and crosslinked to serve as a scaffold that supports the growth of cell aggregates. Finally, masses of matured spheroids are obtained and retrieved by subsequently dissolving the GelMA scaffolds under mild conditions. The proposed new 3D acoustic cell assembly device will enable the scale-up fabrication of cell spheroids, and even organoids, offering great potential technology in the biological field.

מחבר זרקור: פיתוח שיטת הרכבה אקוסטית ללא פיגומים לתרבית תאי תלת מימד באיכות גבוהה 

Cell spheroids have been considered one potential model in the field of biological applications. This article describes protocols for scalably generating cell spheroids using a 3D acoustic assembly device, which provides an efficient method for the robust and rapid fabrication of uniform cell spheroids.

התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדי לייצור המוני של ספרואידים סלולריים

Cell spheroids are promising three-dimensional (3D) models that have gained wide applications in many biological fields. This protocol presents a method ...