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종양 치료 필드 (TTFields)은 낮은 강도, 중간 주파수, 전기장을 교류의 연속적인 비 관혈적 애플리케이션을 통해 전달되는 효과적인 항암 치료 방법이다. TTFields 체외 응용 시스템을 이용하여 세포주 TTFields 애플리케이션 세포 수의 높은 감소를 유도하는 최적의 주파수의 결정을 허용한다.
종양 치료 필드 (TTFields)는 수백 KHz의 주파수 범위에서 저 강도 (1-3 V / cm)의 교류 전계를 연속적이고 비 침습적으로 적용하여 효과적인 치료 방법입니다. 조직 배양에서 TTField의 연구는 높은 유전 상수 (≥ 5,000)를 갖는 세라믹 페트리 접시에 다양한 주파수와 강도의 전기장을 적용 할 수있는 TTFields in vitro 응용 시스템을 사용하여 수행됩니다. 세라믹 페트리 접시의 바닥에있는 coverslips에 도금 암세포 라인은 세포 카운트 및 clonogenic assays와 같은 치료 결과 테스트를 용이하게하기 위해 다양한 주파수에서 두 개의 직각 방향으로 전달되는 TTField에 적용됩니다. 이 보고서에 제시된 결과는 난소 및 신경 교종 세포 모두에서 세포 수와 clonogenic assay와 관련하여 TTField의 최적 빈도가 200kHz임을 보여줍니다.
종양 치료 필드 (TTFields)은 교 모세포종의 홍반 및 잠재적으로 다른 암 종류의 치료를위한 항 유사 분열 양상이다. 필드는 암 (1, 2)의 영역에 교번 전계를, 저 강도의 연속 프로그램 (1-3 V / cm) 중간 주파수 (100 내지 500 kHz에서)를 통해 전달된다. 시험 관내 및 생체 내 TTFields 애플리케이션은 다양한 암 세포주의 성장 및 여러 동물 종양 모델 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7에서 종양의 진행을 모두 억제하는 것으로 나타났다. 아교 모세포종과 비소 세포 폐암을 포함하여 고형 종양 환자에서 파일럿 임상 시험 더 큰 무작위 연구 demonst이연속 TTFields 응용 프로그램 8, 9, 10의 안전성과 효능을 평가. TTFields의 효능 인 것으로 밝혀졌다 : (1) 주파수 별 상이한 기원 1, 2, 4, 5, 6에서 세포주의 세포 수의 최대 감소로 이어지는 특정 최적의 주파수를 갖는, 7; (2) 전계 강도 의존성 약 1 V / cm보다 더 강력한 강도 1, 2, 7, 11 활동 최소 임계치와; 처리 시간은 5 이상이었을 때 (3) 개선; (4) 더 높은 2 방향 TTFields 각 OTH 수직으로인가 될 때ER, 단일 방향 (1)로부터인가 전계에 비해. 위의 연구 결과를 바탕으로, TTFields 종양 침대 (12), (13)의 전기장 강도를 극대화하기 위해 환자의 피부에 국소 트랜스 듀서 어레이의 2 개 세트를 사용하여 오랜 기간에 대한 환자에게 적용 할 수 있습니다.
체외에서 암 세포에 TTFields의 효과를 공부하는 것은 현재 특정 종양 유형에 적용 할 수있는 최적의 주파수를 결정하는 유일한 방법을 제공합니다. 최적의 주파수에 대한 테스트는 세포 배양에 (RMS) 제곱 평균 100 ~ 500 kHz의 범위의 상이한 주파수의 애플리케이션에 대한 최대 3 V / cm의 강도를 루트로 할 수있는 장치가 필요하다. TTFields 응용 프로그램이 열을 발생로서, 응용 시스템은 온도에 엄격한 제어를 유지하면서 과도한 열을 방출 할 수있는 능력이 필요합니다.
여러 가지 장치 WER수년에 걸쳐 개발 된 전자는 세포 배양 1, 2, 5, 14, 15, 16 TTFields 응용 프로그램을 허용합니다. 이러한 모든 장치에서 사용되는 전극 등의 전자 전극 표면에서 교환 매체 (1)에 유독 금속 이온의 방출과 같은 전도성 전극의 사용과 관련된주의 사항을 방지하기 위해 절연 하였다. 시험 다양한 TTFields 응용 시스템의 주요 차이점은, 예를 들어 절연체 (2), 14, 15, 16의 얇은 필름 또는 고 유전율 재료로 절연 된 금속 배선으로 이루어지는 하나의 전극 (함께 사용될 전극 절연막의 유형 납 마그네슘 나이 오 베이트 - 납 titanate (PMN-PT)) 6 . 절연 와이어 전극은 TTField 애플리케이션에 비교적 간단하고 비용 효율적인 솔루션을 제공하지만 1V / cm 임계 값 이상의 유효 전계 강도를 달성하고 셀 도금에 사용할 수있는 표면에 필요한 고전압, 전극 사이의 거리가 상대적으로 작기 때문이다. 고 유전 상수 물질을 사용하여 절연 된 전극을 기반으로 한 시스템은 특별한 설계 및 제조 기능을 필요로하지만, 고전압을 필요로하지 않으며 전극 사이의 세포 성장을위한보다 넓은 영역을 제공 할 수 있습니다.
이 연구 에서 사용 된 TTFields in vitro 응용 시스템은 후자의 시스템 계열에 속하며 핵심 단위는 고유 전율 세라믹 (PMN-PT)으로 구성된 페트리 접시 (TTFields dish, 그림 1 참조)입니다. 두 쌍의 전극이 외벽에 수직으로 인쇄됩니다.2 방향에서 전기장을 가할 수 있도록 TTFields 접시가 있습니다. 전극은 정현 파형 발생기와 증폭기에 연결되어 50-500 kHz의 주파수 범위에서 TTField를 적용 할 수 있습니다. 과도한 열을 분산시키기 위해, TTFields 요리는 접시 온도의 지속적인 모니터링과 시스템에 의해 적용된 전압 조정을 사용하여 수행되는 중온 조절과 함께 냉각 된 인큐베이터 내부에 보관됩니다. 실제로, 인큐베이터를보다 낮은 온도로 설정하면, 시스템은 접시 내의 목표 온도가 달성 될 때까지 전압을 증가시키기 때문에,보다 높은 전계 강도를 유도 할 것이다. 접시 내의 온도와 인큐베이터 온도의 차이는 온도 구배에 따라 약간의 증발을 유발할 수 있습니다. 따라서 적절한 성장 조건을 유지하기 위해 매 24 시간마다 배지를 교체해야합니다.
아래의 프로토콜셀에서의 최대 감소를 계산하고 생존 한 세포의 가능성의 감소가 달성된다 콜로니 형성하기 때문에 암 세포에 TTFields 주파수의인가를 최적화하기 위해 실험 절차를 설명한다.
1. TTFields In Vitro Application System -베이스 플레이트 및 접시 유지 관리
2. 실험 설정
참고 :이 프로토콜에서 사용되는 모든 장비 및 재료는 재료 목록에 설명되어 있습니다. 멸균 조건이 유지되는 동안 모든 단계 이하 층류 캐비닛 내부에서 수행되어야한다.
3. TTFields 응용 프로그램
4. 제어 샘플
참고 : TTFields 응용 프로그램을 제외한 TTFields 처리 된 세포와 유사한 조건에서 대조군 세포를 성장.
5. 실험 종료
TTFields 효과의 평가 6
참고 : TTFields '효과는 여러 가지 방법으로 측정 할 수있다. 처리되지 않은 대조군 세포에 처리 한 세포를 비교하려면 다음 방법 중 하나 이상을 사용합니다 :
상이한 주파수를 스캔 TTFields인가 후의 결과는 이러한 특수 높은 벽 TTFields 내부에 배치 된 Boyden 챔버를 이용하여 침입하는 세포의 수의 변화에 세포 수, 비색 분석법, 클론 원성 분석 및 검사 등 다양한 분석에 기초하여 정량화 될 수있다 세포 배양 접시. 미리 정해진 세포 배가 시간에 따라 신중하게 실험 계획은 세포 따라서 치료 결과를 극대화 치료 기간 동안 유사 분열 이벤트의 최대 수에 도달 할 수 있습니다.
(즉, 래트 신경 교종 세포 7 및 F-98 (도 2a 즉, 인간 난소 암 세포)도 2는 평균 세포 수 (즉, 세포의 수) 및 A2780의 클론 원성 분석을위한 전형적인 주파수 스캔 결과를 나타낸다;">도 2B) 1 (두 방향 TTFields 처리 주파수 범위 : 100 내지 500 ㎑의, RMS는 1.7 V / cm, 및 인큐베이터 온도 :. 18 ° C) 결과를 보여주기 모두에서의 세포 수의 현저한 감소는 주파수를인가 (다중 비교 단방향 ANOVA) 테스트 한 모든 세포주를 200 kHz에서의 최대 감소. 클론 원성 포텐셜 최대 감소로 이어지는 최적 주파수는 모두 A2780 및 F98 세포 (도 2B와 C)에서 동일했다 . 셀 번호, 각 주파수에서의 클론 원성 효과 사이의 피어슨 상관 계수는 0.967 (P = 0.002) 각각 A2780 및 F98에 대한 0.755 (p = 0.083)가 있었다.
도 3은 OVCAR-3에 대한 평균 세포 수에 대한 주파수 스캔 결과를 보여준다 (즉, 인간 난소 암 세포가도 3A) 및 U-87 MG (즉, 인간의 신경 교종 세포;도 3b) 세포는 다양한 농도에서 TTFields의 양방향 처리 (RMS : 1.7, 1.3, 및 1.0 V / cm 각각과 인큐베이터 온도 : 18 ° C, 24 ° C, 28 ° C 각각). 효과는 세포를 처리했을 때 얻은 결과에 비해 상대적으로 작다 : 결과는 여전히 1.3 V / ㎝의 TTFields 치료 (24 ° C 배양기 온도) 이후 OVCAR-3 세포 수의 현저한 감소가있을 것으로 보여 1.7 V / cm로 (인큐베이터 온도 : 18 ° C). U-87 MG 세포를 1.0 V / ㎝의 TTFields 처리 (인큐베이터 온도 : 28 ℃) 1.7 V / cm로 처리 할 때와 같은 세포 수의 감소에 비슷한 경향을 보여, 아직 그 효과는 더 낮은 농도에서 유의하지 않았다 .
으로 나뉘어진다전자 1. TTFields 요리는 기판 부 상에 설치된 평면 TTFields 제어 케이블에 접속되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. (A) A2780 및 (B) F98 세포 최적 TTFields 억제 주파수의 결정에 대한 주파수 스캔. 셀은 서로 다른 주파수의 TTFields (1.7 V / cm 및 100 ~ 500 kHz로)로 72 시간 동안 처리 하였다. TTFields 치료의 효과는 세포 수 및 클론 원성 분석을 사용하여 추정 하였다. 화살표는 최적의 주파수를 나타낸다. 결과는 시험 주파수마다 적어도 6 회 반복에 기초하여 평균 ± SD를 나타낸다. (C)에 클론 원성 (S)의 대표 이미지 다양한 주파수에서 TTFields 처리 다음 A2780 세포의 urvival. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3. (A) 및 OVCAR-3 (B)에 대한 최적 TTFields 억제 주파수의 결정에 대한 주파수 스캔 U-87 MG 세포. 셀은 서로 다른 주파수 (100 내지 500 kHz에서) 및 강도의 TTFields로 72 시간 동안 처리 하였다 (OVCAR-3 : 1.3 내지 1.7 V / cm, U-87 MG 1.0 1.7 V / cm)를. TTFields 치료의 효과는 세포 수를 사용하여 추정되었다. 화살표는 최적의 주파수를 나타낸다. 결과는 각 시험 주파수에서 적어도 6 회 반복에 기초하여 평균 ± SD를 나타낸다.페이지 "target ="_ blank "> 검색이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
주위 온도를 인큐베이터 | 예상 TTFields 강도 |
(기음) | (V / cm의 RMS) |
(18) | 1.62 |
(19) | 1.55 |
(20) | 1.48 |
(21) | 1.41 |
(22) | 1.33 |
(23) | 1.26 |
(24) | 1.19 |
(25) | 1.12 |
(26) | 1.04 |
(27) | 0.97 |
(28) | 0.9 |
(29) | 0.83 |
30 | 0.76 |
표 1. TTFields 요리 내부의 인큐베이터 주변 온도 및 예상되는 TTField 강도.
TTFields는 1 , 2 , 8 , 9 , 10 , 17 번 전기장을 적절하게 조정 한 지속적인 응용을 바탕으로하는 새로운 항 종양 치료법입니다. 항 종양 효능을 극대화하는 것은 모든 치료 양식에있어 바람직한 결과입니다. 따라서 암세포 성장 억제의 모든 추가 백분율에 대한 "싸움"은 환자의 장기적인 임상 결과에 유의 한 영향을 미칠 수 있습니다. 이것은 TTFields 응용 프로그램의 필수 연속 특성 및 그 결과 누적 효과 때문입니다. TTFields 적용 극대화는 여러 가지 방법으로 달성 할 수 있습니다. (1) 전계 강도를 높이고 (1), (2) 치료 기간을 길게하십시오 ( 5) , (3) 가장 효과적인 조합을 찾는 것최적의 주파수 1 , 2 , 4 , 6 , 7을 정의하는 다른 치료 양식 18 , 19 , (4)를 사용하십시오. 종양 부위의 전계 강도를 최대화하는 것은 환자 피부에서 어레이의 위치를 최적화함으로써 달성된다; 이것은 환자의 개별적인 해부학에 근거하여 종양에 최대 전계 강도를 전달할 수있게 해줍니다. 치료 기간 연장은 대부분 환자의 치료법 준수에 달려 있습니다 (하루 18 시간 이상). 다른 치료법과 적절한 조합을 찾고 최적의 빈도를 결정하는 것은 현재 TTFields 치료 결과에 대한 유효성이 입증 된 마커가 없기 때문에 시험 관내 결과에 크게 의존합니다. 이 작업에서 우리는 실험적 procedures는 TTFields 체외 응용 시스템을 이용하여 암 세포주에 대한 최적 TTFields 주파수를 결정하는 데 필요한. 여기에 설명 된 방법은 잠재적 TTFields 다른 암 치료 방법 (예를 들어, 화학 요법 제 또는 방사선)의 조합을 선별하고, 각 특정 조합 치료 TTFields 관리에 대한 최적의 주파수를 결정하는 데 사용될 수있다.
이전의 간행물에 맞춰, 여기 나타낸 결과는 양쪽 교종 세포 및 난소 암 세포의 치료를위한 최적의 주파수가 200 kHz의 1, 7임을 보여준다. 본 연구에서 우리는 클론 원성 잠재 성을 감소시키는 최적 TTFields 주파수가 최대 세포 독성 효과를 유도하는 주파수와 관련되는 것을 처음으로 보여 주었다. 이 연구에서 사용되는 방법은 TTFields의 영향을 정량화하는 (즉, 세포 독성 및 클론 원성)을치료 결과를 평가할 수있는 가능한 많은 표준 종료점 분석 중 단지 2 가지만을 사용하십시오. 추가 치료 결과 검사는 다음을 포함합니다 : (1) 고정, 염색 및 세포 내 구조의 시각화를 위해 현미경 위에 세포가 도금되는 coverslips 장착; (2) TTFields 자체 또는 새로운 일회용 접시에 coverslip을 옮긴 후에 단백질 및 RNA 추출물의 분석을 수행합니다. 및 (3) 유동 세포 계측법 분석을 위해 염색 된 세포를 트립신 처리한다.
주의 깊은 실험 계획은 TTField를 전달한 후 치료 결과에 영향을 줄 것입니다. 중요한 단계는 민감한 세포주에 적용될 때 너무 높은 강도로 인해 실험을 통해 세포 증식이 지나치게 성장하지 않고 적절한 전계 강도를 사용하도록 보장하는 것입니다. 최적의 주파수. 반대로, TTField는 매우 낮은 강도로 적용됩니다.덜 민감한 세포주에서는 고유 한 변이에 의해 가려 질 수있는 작은 영향을 초래할 수 있습니다. 치료 로그는 실험 전반에 걸쳐 각 접시에 대한 온도 안정성, 전류 및 저항에 대한 중요한 정보를 조사해야합니다. 치료 시작시 결함있는 접시를 교체하고 원하는 치료 매개 변수를 충족시키지 못한 접시에서 데이터를 제외하면 복제 간 변동성을 최소화 할 수 있습니다.
요약하면, TTFields는 임상 설정 8 , 9 , 10 에서 이미 효능과 안전성을 입증 한 새로운 항암 치료 요법입니다. 여기에 설명 된 프로토콜을 사용하여 시험관 환경 에서 TTField를 테스트하면 임상 환경에서 TTFields 치료 매개 변수를 최적화 할 수 있으며 기본 메커니즘에 대한 이해를 넓힐 수 있습니다.
Porat Yaara, Giladi Moshe, Schneiderman S. Rosa, Blot Roni, Shteingauz Anna, Zeevi Einav, Munster Mijal, Voloshin Tali, Kaynan Noa, Tal Orna 및 Kirson D. Eilon D는 이스라엘의 Novocure Ltd에서 유급 직원입니다. Weinberg Uri는 Luzern의 Novocure GmbH의 유급 직원입니다. Yoram Palti는 NY의 Novocure Ltd의 주주입니다.
저자는 어떤 승인이 없습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
inovitro system and software | Novocure | ITG1000 and IBP1000 | Each unit contains 1 TTFields generator, 1 base plate, 8 TTFields dishes with covers and 1 flat cable. |
Sterilization bags | Westfield medical | 24882 | |
Plastic cover slides | Thermo Scientific (NUNC) | 174977 | Pre treated and sterilized |
Glass cover slides | Thermo Scientific (Menzel-Gläser) | CB00220RA1 | Sterilize if necessary |
Dulbecco’s modified Eagle’s medium | Biological Industries (Israel) | 01-055-1A | Warm in 37 °C water bath before use |
RPMI 1640 | Gibco | 21875-034 | Warm in 37 °C water bath before use |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Biological Industries (Israel) | 04-007-1A | Warm in 37 °C water bath before use |
L-Glutamine 200 mM (100x) | Gibco | 25030-029 | |
Pen/Strep (10,000 U/mL Penicillin, 10,000 µg/mL Streptomycin) | Gibco | 15140-122 | |
Sodium Pyruvate solution 100 mM | Biological Industries (Israel) | 03-042-1B | |
Hepes buffer 1 M | Biological Industries (Israel) | 03-025-1B | |
Insuline solution from bovine pancreas | Sigma-Aldrich | 10516-5ML | |
0.25% Trypsin/EDTA | Biological Industries (Israel) | 03-050-1B | Warm in 37 °C water bath before use |
Methanol | Merck | 1.06009.2511 | Cool to -20 °C in the freezer before use |
Crystal violet | Sigma-Aldrich | 120M1445 | Harmful. Prepare 0.1% w/v crystal violet solution in 25% Methanol 75% water. |
Light detergent | Alcononx | 242985 | Prepare 5% solution in water, or according to manufacurer's instrutions. |
PBS | Biological Industries (Israel) | 02-023-1A | Without calcium and magnesium |
A2780 | ECACC | 93112519 | Grow in RPMI 1640 supplemented with FBS (10%), pen/strep (100 U/mL / 100 µg/mL), sodium pyruvate (1 mM) and Hepes buffer (12 mM). |
F98 | ATCC | CRL-2397 | Grow in Dulbecco’s modified Eagle’s medium supplemented with FBS (10%), pen/strep (100 U/mL / 100 µg/mL), sodium pyruvate (1 mM) and glutamine (2 mM). |
Ovcar-3 | ATCC | HTB-161 | Grow in RPMI 1640 supplemented with FBS (20%), pen/strep (100 U/mL / 100 µg/mL), sodium pyruvate (1 mM), Hepes buffer (12 mM) and insulin (10 µg/mL). |
U-87 MG | ATCC | HTB-14 | Grow in Dulbecco’s modified Eagle’s medium supplemented with FBS (10%), pen/strep (100 U/mL / 100 µg/mL), sodium pyruvate (1 mM) and glutamine (2 mM). |
refrigirated CO2 incubator | CARON | 7404-10-3 | |
Laminar flow cabinet | ADS Laminair | Bio12 and VSM12 |
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