Name: capture and release of viable circulating tumor cells from blood
Uploaded: 2016-10-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 10 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Capture and Release of Viable Circulating Tumor Cells from Blood at JoVE.com

We thank all the patients who have donated blood samples to support this work. We thank Drs. Guiseppe Giaconne, Ritesh Parajuli, and Marc E. Lippman for their assistance in clinical sample acquirement, and Drs. Carmen Gomez, Ralf Landgraf, Stephan Z&#252;chner, Toumy Guettouche, Diana Lopez for their insightful discussions. Zheng Ao thanks partial support and assistance from the Sheila and David Fuente Graduate Program in Cancer Biology, Sylvester Comprehensive Cancer Center.

윤리 정책 : 인체의 권리를 보호하기는 혈액 샘플은 IRB 20,150,020 아래 마이애미 기관 생명 윤리위원회의 대학 승인 프로토콜 아래에 동의 다음 얻었다. 주 : CTC 캡쳐 필터링 혈액 응고를 방지하기 위해 EDTA 튜브에 수집한다. 1. 폴리 (N-이소 프로필 아크릴) (PIPAAm)와 마이크로 필터 코팅 <ol><li> 부탄올 10 % w / V 수용액을 제조 PIPAAm을 단다. 용액이 깨끗해질 때까지 소용돌이를 사용하여 섞는다. </li><li> 컷 플라스틱 현미경은 가위 또는 날카로운 블레이드 한 쌍의 대략 12mm X 12mm 사각형 하나에 슬라이드. 또는 단두대를 사용합니다. 주의 : 이러한 사각형 스핀 코팅 과정 동안 필터 홀더로서 기능한다. </li><li> 직선 가위의 날카로운 쌍을 사용하여, 8mm X 8mm 사각형으로 슬롯 기공 마이크로 웨이퍼를 잘라. </li><li> 플라스틱 SQUA에 컷 필터를 확보 폴리이 미드 필름 테이프를 사용하여입술 이전 단계 1.3에서 잘라. 필터 영역의 최소 7mm X 7mm가되지 않은 덮인 테이프가되도록 단지 가장자리와 필터의 코너로 필름을 적용합니다. </li></ol><img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/54435/54435fig2.jpg" /> 그림 2 :. PIPAAm 코팅 8mm × 8 밀리 마이크로위한 마이크로 필터 세트 업의 대표적인 그림은 플라스틱 현미경 슬라이드에서 12mm X 12mm 플라스틱 사각 컷에 위치한다. 폴리이 미드 테이프를 참조 (15)의 허가 코트에게 PIPAAm.Reproduced 스핀 장소에서 마이크로을 확보하는 데 사용됩니다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54435/54435fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <ol start="5"><li> 스핀 코터의 진공 척에, 플라스틱 광장에 고정 된 마이크로 놓습니다. </li><li> 시작, 10 초 동안 500 rpm으로, 6000 R : 다음 조리법에 스핀 코터 프로그램60 초, 10 초, 정지 500 RPM에 대한시. </li><li> PIPAAm 용액 V 완전히 표준 플라스틱 이전 피펫을 사용하여 마이크로 표면을 커버하고, 스핀 코터를 시작 (1.1 제조) / w 10 %만큼을 분배. </li><li> 코팅 처리 종료 후, 스핀 코터에서 코팅 PIPAAm 마이크로 제거. 보관시 플라스틱 광장에 부착 된 필터를 둡니다. 주 : 코팅 된 필터는 최대 3 개월 동안 실온에서 저장 될 수있다. </li></ol> PIPAAm 코팅 마이크로 필터 여과 카세트 2. 총회 <ol><li> 여전히 페트리 접시에 플라스틱 광장에 고정 된 마이크로 필터를 배치하여 실온에서 PIPAAm 코팅 된 마이크로을 재수. 마이크로 필터가 완전히 침수 될 때까지 1X PBS를 추가하고 5 분 동안 서 보자. </li><li> 수화 공정 후에, 가위의 쌍을 사용하여 폴리이 미드 필름 테이프를 절단하여 사각형의 플라스틱 필터를 해제. 참고 :이 필터의 어느 쪽을 기록해 둡니다PIPAAm 코팅. </li><li> 2 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 개는 개스킷 / 밀봉 역할과 함께 상하 아크릴 부재 사이의 마이크로 필터를 개재하여, 여과 카세트에 마이크로 필터를 조립한다. 필터를 확보하고 꽉 밀봉을 제공하는 클립 아크릴 카세트를 클램프. 주의 : 샘플을 통해 여과 될 때, 세포 필터 (도 1)의 표면에 도포 PIPAAm 캡처한다 있도록 PIPAAm 코팅을 위쪽으로 향하게한다. </li></ol> 마이크로 필터에서 캡처 및 CTC의 출시와 혈액 샘플 3. 여과 <ol><li> 각 주사기 펌프 브랜드가 자신의 사용자 인터페이스를 가지므로, 펌프의 사용자 매뉴얼을 참조 75ml / 시간의 속도로 유동하고 20 ㎖의 부피를 설정 주사기 펌프를 프로그래밍. </li><li> 맥코이 (상업적으로 입수 할 수 있음) 세포 배양액의 따뜻한 3 ㎖를 37 ℃까지 (10 % 태아 소 혈청 및 1 % 페니실린 스트렙토 마이신에 첨가하여 제조 됨). <li> 7.5 ml의 혈액 샘플에 시판 행크의 균형 소금 솔루션 (HBSS)의 7.5 ML을 추가하고 25 ML의 주사기에이 희석 된 혈액을 대기음. 1 희석 혈액 10 ml를 사용하는 경우, 하나를 달성하기 위해 10 ㎖의 HBSS의 동량 혼합 HBSS 예 1 :. 주 : 혈액 샘플 (1)의 동일 부피로 희석되도록 HBSS의 볼륨을 조정한다. </li><li> 주사기와 여과 카세트를 참여하고 주사기 펌프에 배치합니다. 을 통해 흐름을 수집하고 펌프를 시작하기 위해 바닥에 50 ML 튜브를 놓습니다. 참고 : 여과 대략 10 - 12 분 소요됩니다. 모든 여과 단계를 수행하여야단계 3.8를 포함하여 상온 (20 ~ 25 °에 C)에서 아웃 </li><li> 여과가 완료되면, 어느 측 PIPAAm 코팅 표면에 잡힌 셀이 상위 인 여과 카세트 촬영 주 분리. 기음 새로운 주사기에 따뜻한 배양 배지 1 ㎖. </li><li> 매체를 포함하는 주사기 여과 카세트를 다시 결합하는 -하지만, 필터의 PIPAAm 도포면이 얻어 주사기에서 향하도록이 때 카세트의 하단부를 결합. 주 :이 완만 역방향 흐름을 적용하여 슬롯 구멍에 삽입 될 수있는 셀을 분리하는 것이다. </li><li> 다시 주사기 펌프 위에 주사기를 놓고 오른쪽 여과 카세트에서 작은 페트리 접시 또는 6 웰 플레이트를 개최합니다. 100 ㎖ / 시간의 유량을 설정하고 펌프를 시작한다. </li><li> 필터를 통해 모든 미디어에 전달하고 플로우를 통해 배양 접시를 수집합니다. 모든 미디어가 통과하는 기다린 후 펌프를 중지하고 주사기 a를 제거펌프에서 차 여과 카세트. </li><li> 주사기에서 여과 카세트를 분리하고 카세트에서 필터를 검색 할 수 엽니 다. PIPAAm 표면이 구멍에서 세포를 해제 할 때 역류를 수집하는 데 사용되는 동일한 배양 접시에 아래를 향 필터를 놓습니다. 따뜻한 매체의 나머지 부분을 추가하고 37 ° C로 설정 문화 인큐베이터로 배양 접시를 놓습니다. </li><li> 30 분 후 모든 셀 필터에서 발표 될 예정이다. 그러나, 모든 세포는 분리하기 위해 최대 24 시간 동안 배양 접시에 필터를 둡니다. 참고 : 또는 방출 된 세포가 microcentrifuge 관에 수집되는 몇 가지 예를 이름을 같은 PCR, ELISA, 웨스턴 블롯으로 더 하류 분석을 수행 할 수 있습니다. </li><li> 문화 24 시간 후, 신중하게 집게를 사용하여 마이크로를 제거합니다. 참고 : 필터는이 시점에서 폐기 될 수 세포가 그것에서 출시 된있다. </li><li> 부드럽게과 1000 &amp; #을 사용하여 아래로 배지를 피펫(181), 리터 피펫, 적혈구와 다시 중단에 말초 혈액 단핵 세포 필터에 포착하고 CTC와 함께 접시에 출시 (PBMC). 느슨하게 연결된 암 세포를 분리하지 않도록 신중하고 조심스럽게이 작업을 수행합니다. 조심스럽게 새로운 배지 예열을 37 ° C로 부착 된 암 세포와 대체 남기고 중에 재현 탁 적혈구와 PBMC를 포함하는 모든 매체를 제거한다. 참고 : 과도한 적혈구 하나의 세척 후 존재하는 경우이 단계를 한 번 반복 할 수 있습니다. </li></ol> 4. CTC 생존 능력 평가 <ol><li> 라이브 / 죽은 분석 (8)을 사용하여 배양 CTC의 생존 능력을 평가합니다. 참고 : 다수의 라이브 / 죽은 분석은 시판되고있다. 제조 업체의 프로토콜에 따라하는 것이 매우 좋습니다. 이 실험에 사용 된 상업 분석 키트에 대한 자료 / 시약 목록을 참조하십시오. </li></ol>

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Part of this work has been protected under U.S. Provisional Patent Application No. 62/219,808. Siddarth Rawal is a shareholder of Circulogix Inc. that commercially produces the filters and filter cassettes/cartridges used in this Article.

전혈에서 가능한 CTC 캡처 및 마이크로 그들을 해제 과정은 비교적 간단하다; 그러나 몇 가지 중요한 점은 언급 할 가치가있다. 이 멸균 상태가 전체 프로세스를 통해 유지되는 모든 세포 배양과 마찬가지로 필수적이다. 필터로부터 세포를 해제하는 방법의 기초가 PIPAAm의 온도 감응 계면 성질을 이용을 기반으로 PIPAAm으로 필터를 코팅의 초기 단계는 매우 중요하다. 필터는 효과적으로 피복되어 있...

전이성 질환은 대부분의 암 사망에 대한 책임이 있습니다. 전이에 대한 예후 및 동반자 진단 바이오 마커의 개발은 암 관리 및 치료에 매우 중요하다. 순환 성 종양 세포 (CTC)를 보급 종양 및 전이에 중요한 역할을 담당한다. 또한, &#39;액체 생검&#39;바이오 마커로 쉽게 접근 할 수있는, 암 환자에서 CTC 암 바이오 마커 연구를위한 온상 &#39;&#39;말초 혈액은으로 증가하고있다 &#39;. 3 - CTC 잘 유방암, 전립선 암과 대장 암 1 등 다양한 암 설정에서 예후 바이오 마커로 확인되었다. 그러나, CTC 분야에서 최근의 발전은 중재 임상 4에 도시 된 바와 같이, 이러한 희귀 세포의 단순한 열거, 임상 적 유용성을 제한 것을 지시 하였다. 따라서, CTC의 분자 및 기능 특성 수 있도록 기술에 대한 신흥 필요가있다. 현재, 몇 가지 기술은 fo를 허용하는 존재R 비 항원 바이어스, 가능한 캡처 및 CTC의 방출, 강력한 다운 스트림 분자 및 기능 분석 5,6을 가능하게한다. 이러한 미세 소자의 대부분은 마이크로 유체 플랫폼에 결합되고, 따라서 2-4 ml의 7 내지 그 처리 할 수있는 혈액의 양에 제한 요소가있다 - 10. CTC 크게 캡처 관심이 세포 분리의 가능성을 방해하므로 상기 피 처리 수의 양을 줄일 채혈 (7.5 ㎖)의 단일 튜브 희귀 이벤트이다. 우리는 더 큰 종양 세포와 작은 정상 혈구 세포 (11, 12) 사이의 크기 차이를 이용 CTC의 캡처 파릴 렌 C 막 마이크로 디바이스의 두 가지 유형을 개발 하였다. 우리는 이전에 둥근 구멍 열거 필터보고 및 마이크로은 CTC 포착 효율이 우수한 것으로 도시 된 FDA 승인 플랫폼과 비교 한암 환자의 혈액 샘플 13, 14합니다. 다만, 원형 필터의 한계를 여과 전에 포름 알데히드 계 고정 제를 사용할 필요가있다. 이 프로세스는이를 여과 과정 전단 응력 및 압력을 견딜 수 있도록하면서 세포 형태를 보존한다. 열거 분자 연구가 온 - 칩 (13)을 수행 할 수 있지만, 정착액 기능적 특성화를 수행하는 능력을 손상시킨다. 이러한 한계를 해결하기 위해 여과 전에 셀 (도 1)를 고정 할 필요성을 부정 슬롯 기공 필터를 개발했다. 슬롯 구멍 형상 (6 μm의 폭 × 40 μm의 길이 슬롯 구멍)은 단지 부분적으로 또 다른 혈액 세포 자유로운 통과를 허용하고 세포 손상을 초래할 것이다 압력 상승을 완화 따라서 세공 폐색하면서, 종양 세포를 포착 할 수 있도록 및 최종 버스트 15,16 슬롯 기공 카트리지는 샌드위치 2 아크릴 조각으로 구성된다개스킷 등의 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 작용과 상부 및 하부 부분들 사이의 슬롯 기공 필터는 누수 방지 시일 (14, 15) (도 1)를 제공한다. 슬롯 구멍 필터의 포집 효율이 높은 반면, (표 1), 촬상 CTC 대신 접착 15 매개 된 세포 외 기질 (ECM)의 강한 비특이적 정전 기적 상호 작용에 의해 파릴 렌 C 막에 결합된다. 이러한 역류 또는 세포 스크레이퍼를 사용하는 등의 방법 효과적으로 필터에서 세포를 분리, 또는 세포 손상 및 세포 사망을 초래할 실패합니다. 우리는 릴리스 전략 (15)을 수립하는 PIPAAm의 자유로운 사용을 탐험했다. PIPAAm 32 °의 용액 온도 17 C 가역적 낮은 임계 용액 온도 (LCST) 상전이 중합체이다. 전통적으로, PIPAAm의이 속성을 널리 조직 공학 응용 프로그램에 대해 탐구하고있다. 일반적으로 세포는PIPAAm에서 배양 PIPAAm은 소수성 인 경우 37 ℃에서 표면을 코팅. 배양 온도는 PIPAAm 코팅면 (17, 18)이된다 수화 32 ° C, 아래로 시프트 될 때 세포를 시트로 분리 될 수있다. 우리는 실온 (아래 32 ° C)에서 여과 공정을 수행 한 후 37 ° C로 유지 배지에 필터를 배치하여 세포 분리를 가능하게함으로써 열 특성을 이용. 이 온도에서, PIPAAm 중합체 층함으로써 정전 결합 된 셀 (15) (도 1)를 개방, 소수성이된다. 온도 감응 방법뿐만 아니라 다른 방법들이 성공적 19 생존 CTC 캡처를 달성하고 방출하도록 구현하였으나 -보고 된 이러한 기술이 공유 21 번 키 잠재적 인 결점들은 모두 CTC 캡쳐 항원 - 의존적 원리를 채용한다는 것이다. 항원 기반 CTC 캡처, 그림과 같이 페이지reviously, 바이어스 CTC 분석 11,14 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 많은 선호도 기반 기술은 CTC 캡쳐는 EpCAM 결합 된 항체를 사용한다. 그러나, CTC는 이러한 기술로는 EpCAM 저와는 EpCAM 부정적인 CTC의 누락에지도는 EpCAM의 다양한 수준을 표현하는 것으로 나타났다. 비 상피 기원에서 CTC는 흑색 종 및 육종 설정에서 같은 CTC 같은 관심의 경우 또한 제한이 발생할 수 있습니다. 따라서, 항원 기반 캡처에 의해 도입 된 잠재적 인 편견없이 실행 가능한 CTC 캡처 및 출시 할 수있는 기술은 매우 바람직하다. 중요하게는, 마이크로 캡쳐 디바이스는 순수 기초 크기 및 분리 전략은 특정 표면 마커의 존재에 무관하다. 우리는 PIPAAm 코팅 된 마이크로의 고용 효과적이고 효율적으로 캡처 및 다운 스트림 분석을 위해 CTC를 해제 할 수있는 기능을 제공함으로써, 전이성 과정에 대한 우리의 이해를 확장하는 데 도움이 될 것입니다 믿습니다. 강력한이 5 월ially 쉽게 모니터링하고 암 환자 관리에 도움 될 수있는 바이오 마커를 제공하기 때문에 새로운 타겟 전신 치료가 아니라 감독 할 수있는 새로운 분자를 노출합니다.

<table><tbody><tr><td>Slot Filter</td><td>Circulogix Inc.</td><td>MSF-01</td><td>Different size filters available based for filtration for CTC from blood or urine (www.circulogixinc.com)</td></tr><tr><td>poly(&lt;em&gt;N&lt;/em&gt;-iso-propylacrylamide) (PIPAAm)&amp;nbsp;</td><td>Ploysciences Inc.</td><td>21458</td><td>Non-Hazardous. Store at room temp.</td></tr><tr><td>1-Butanol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>B7906</td><td>Use in well ventilated area</td></tr><tr><td>Plastic Microscope Slides</td><td>Cole-Parmer</td><td>48510-30</td><td>Any plastic slides or alternatively any sort of square (Metal, Acrylic etc.) can be used if it will be bale to hold the 8mmx8mm filter square</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Specialty Coating Systems</td><td>SCS G3 Spin Coater</td><td>Instrument</td></tr><tr><td>Polyimide Tape</td><td>Uline</td><td>S-7595</td><td>Polyimide is the generic name for Kapton Tape which can be purchased form multiple vendors (Amazon, Kaptontape.com)</td></tr><tr><td>HBSS- Hank&#039;s Balanced Salt Solution</td><td>Gibco</td><td>14025-092</td><td></td></tr><tr><td>1x PBS</td><td>Gibco</td><td>10010-023</td><td></td></tr><tr><td>Falcon Petri dishes 35 x 10 mm</td><td>VWR</td><td>25373-041</td><td></td></tr><tr><td>Microfilter Cassette</td><td>Circulogix Inc.</td><td>FC-01</td><td>Custom catridges are avilable based on filtration for CTC from blood or urine&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Syringe 20 ml</td><td>BD Scientific</td><td>302830</td><td></td></tr><tr><td>Syringe Pump</td><td>KD scientific&amp;nbsp;</td><td>78-0100V</td><td>Any syringe pump capable of holding a 25 ml syringe may be used</td></tr><tr><td>Cellstar 50 ml Centrifuge tube</td><td>VWR</td><td>82050-322</td><td></td></tr><tr><td>Greiner Bio One 6 well plate</td><td>VWR</td><td>89131-688</td><td>Any brand can be used, as long as the surface is compatiable for cell adesion and not repellant</td></tr><tr><td>SKBR3 Cells</td><td>ATCC</td><td>HTB-30</td><td></td></tr><tr><td>Live Dead Assay</td><td>Life Technologies</td><td>L3224</td><td>Any assay that can provide a reasonable analysis to evaluate live cells will work</td></tr><tr><td>Cell Culture Incubator</td><td>VWR</td><td>98000-368</td><td>Any incubator that can be used for cell culture will suffice</td></tr></tbody></table>

capture and release of viable circulating tumor cells from blood

우리는 다운 스트림 분석 및 / 또는 문화 칩에서 이러한 세포의 출시와 함께, 전체 혈액에서 가능한 순환 종양 세포 (CTC)의 크기를 기반으로 캡처하는 방법을 보여줍니다. 전략은 CTC CTC 및 캡처의 thermoresponsive 가능한 릴리스 코팅 폴리 (N--iso 프로필 아크릴) (PIPAAm)를 캡처하는 신규 파릴 렌 C 막 슬롯 마이크로 기공의 사용을 이용한다. 생균의 촬영은 일반적으로 여과 공정과 관련된 전단 응력을 줄이기 위해 특정 치수를 갖는 슬롯이 기공 구조의 설계를 활용하여 사용할 수있다. 마이크로 필터는 높은 포집 효율을 나타내는 반면,이 세포의 방출이 아닌 사소한입니다. 이러한 역류 또는 세포 스크랩과 같은 기술을 사용하는 경우 일반적으로 세포의 작은 비율은 해제된다. 파릴 렌 C 막 이러한 상피 암세포의 강한 접착력 비특이적 정전 기적 상호 작용에 기인한다. 일을 방해하기효과 우리 PIPAAm 코팅의 사용을 사용하여 필터로부터 세포를 분리하는 열적 반응 형 계면 성질을 이용. 혈액 제 실온에서 여과 하였다. 32 ° C 아래 PIPAAm는 친수성이다. 그 후, 필터는 배양 배지 또는 소수성을 회전시키고,이어서 세포 정전기 결합 해제 PIPAAm 결과 37 ° C로 유지 된 버퍼 하나에 배치된다.

건강한 기증자의 혈액을 사용하여 (정보통 동의 다음 마이애미 IRB 20,150,020 대학에 의해 승인 된 프로토콜에 따라 획득) 배양 된 암세포, 가능한 순환 종양 세포 (CTC), 달성 캡처, 릴리스 및 검색 효율의 릴리스에 대한 thermoresponsive 기술로 아군 94 % ± 9 %, 82 % ± 5 % 및 77 % ± 5 %의 각각 (표 1) 15. 이에 비해, 필터 코팅의 박리 및 회수 효율이 상당히 낮은 (7 % ?...

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Capture and Release of Viable Circulating Tumor Cells from Blood

프로토콜은 폴리 (N -iso - 프로필 아크릴) 효과적인 캡처 및 가능한 순환 종양 세포 (CTC)의 thermoresponsive 릴리스 (PIPAAm) 코팅 된 마이크로 제시를 활용합니다. 이 방법은 분석 및 특성, 하류 오프 - 칩 문화에 대한 환자의 혈액과 가능한 CTC의 후속 릴리스에서 CTC를 캡처 할 수 있습니다.

캡처 및 혈액에서 실행 가능한 순환 종양 세포의 릴리스

We demonstrate a method for size based capture of viable circulating tumor cell (CTC) from whole blood, along with the release of these cells from chip ...

capture-and-release-of-viable-circulating-tumor-cells-from-blood

Research

JoVE Journal

Cancer Research

8.4K 조회수.  University of Miami.  프로토콜은 폴리 (N -iso - 프로필 아크릴) 효과적인 캡처 및 가능한 순환 종양 세포 (CTC)의 thermoresponsive 릴리스 (PIPAAm) 코팅 된 마이크로 제시를 활용합니다. 이 방법은 분석 및 특성, 하류 오프 - 칩 문화에 대한 환자의 혈액과 가능한 CTC의 후속 릴리스에서 CTC를 캡처 할 수 있습니다. 

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Characterization of Tumor Cells Using a Medical Wire for Capturing Circulating Tumor Cells: A 3D Approach Based on Immunofluorescence and DNA FISH

Circulating tumor cells (CTCs) are associated with poor survival in metastatic cancer. Their identification, phenotyping, and genotyping could lead to a better understanding of tumor heterogeneity and thus facilitate the selection of patients for personalized treatment. However, this is hampered because of the rarity of CTCs. We present an innovative approach for sampling a high volume of the patient blood and obtaining information about presence, phenotype, and gene translocation of CTCs. The method combines immunofluorescence staining and DNA fluorescent-in-situ-hybridization (DNA FISH) and is based on a functionalized medical wire. This wire is an innovative device that permits the in vivo isolation of CTCs from a large volume of peripheral blood. The blood volume screened by a 30-min administration of the wire is approximately 1.5-3 L. To demonstrate the feasibility of this approach, epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) expression and the chromosomal translocation of the ALK gene were determined in non-small-cell lung cancer (NSCLC) cell lines captured by the functionalized wire and stained with an immuno-DNA FISH approach. Our main challenge was to perform the assay on a 3D structure, the functionalized wire, and to determine immuno-phenotype and FISH signals on this support using a conventional fluorescence microscope. The results obtained indicate that catching CTCs and analyzing their phenotype and chromosomal rearrangement could potentially represent a new companion diagnostic approach and provide an innovative strategy for improving personalized cancer treatments.

We present a new approach to characterize tumor cells. We combined immunofluorescence with DNA fluorescent-in-situ-hybridization to evaluate cells captured by a functionalized medical wire capable of in vivo enriching CTCs directly from patient blood.

순환 종양 세포를 캡처에 대 한 의료 와이어를 사용 하 여 종양 세포의 특성: 면역 형광 DNA 물고기 기반으로 3 차원 접근

Circulating tumor cells (CTCs) are associated with poor survival in metastatic cancer. Their identification, phenotyping, and genotyping could lead to a ...

연구

암 연구학

Rapid Isolation of Viable Circulating Tumor Cells from Patient Blood Samples

Circulating tumor cells (CTC) are cells that disseminate from a primary tumor throughout the circulatory system and that can ultimately form secondary tumors at distant sites. CTC count can be used to follow disease progression based on the correlation between CTC concentration in blood and disease severity1. As a treatment tool, CTC could be studied in the laboratory to develop personalized therapies. To this end, CTC isolation must cause no cellular damage, and contamination by other cell types, particularly leukocytes, must be avoided as much as possible2. Many of the current techniques, including the sole FDA-approved device for CTC enumeration, destroy CTC as part of the isolation process (for more information see Ref. 2). A microfluidic device to capture viable CTC is described, consisting of a surface functionalized with E-selectin glycoprotein in addition to antibodies against epithelial markers3. To enhance device performance a nanoparticle coating was applied consisting of halloysite nanotubes, an aluminosilicate nanoparticle harvested from clay4. The E-selectin molecules provide a means to capture fast moving CTC that are pumped through the device, lending an advantage over alternative microfluidic devices wherein longer processing times are necessary to provide target cells with sufficient time to interact with a surface. The antibodies to epithelial targets provide CTC-specificity to the device, as well as provide a readily adjustable parameter to tune isolation. Finally, the halloysite nanotube coating allows significantly enhanced isolation compared to other techniques by helping to capture fast moving cells, providing increased surface area for protein adsorption, and repelling contaminating leukocytes3,4. This device is produced by a straightforward technique using off-the-shelf materials, and has been successfully used to capture cancer cells from the blood of metastatic cancer patients. Captured cells are maintained for up to 15 days in culture following isolation, and these samples typically consist of &gt;50% viable primary cancer cells from each patient. This device has been used to capture viable CTC from both diluted whole blood and buffy coat samples. Ultimately, we present a technique with functionality in a clinical setting to develop personalized cancer therapies.

Circulating tumor cells are isolated from the blood of cancer patients without inflicting cellular damage. Isolation of tumor cells is accomplished using a bimolecular surface of E-selectin in addition to antibodies against epithelial markers. A nanotube coating specifically promotes cancer cell adhesion resulting in high capture purities.

환자의 혈액 샘플에서 가능한 순환 종양 세포의 신속한 분리

Circulating tumor cells (CTC) are cells that disseminate from a primary tumor throughout the circulatory system and that can ultimately form secondary ...

생체공학

Micromanipulation of Circulating Tumor Cells for Downstream Molecular Analysis and Metastatic Potential Assessment

Blood-borne metastasis accounts for&#160;most cancer-related deaths and involves circulating tumor cells (CTCs) that are successful in establishing new tumors at distant sites. CTCs are found in the bloodstream of patients as single cells (single CTCs) or as multicellular aggregates (CTC clusters and CTC-white blood cell clusters), with the latter displaying a higher metastatic ability. Beyond enumeration, phenotypic and molecular analysis is extraordinarily important to dissect CTC biology and to identify actionable vulnerabilities. Here, we provide a detailed description of a workflow that includes CTC immunostaining and micromanipulation, ex vivo culture to assess&#160;proliferative and survival capabilities of individual cells, and in vivo metastasis-formation assays. Additionally, we provide a protocol to achieve the dissociation of CTC clusters into individual cells and the investigation of intra-cluster heterogeneity. With these approaches, for instance, we precisely quantify survival and proliferative potential of single CTCs and individual cells within CTC clusters, leading us to the observation that cells within clusters display better survival and proliferation in ex vivo cultures compared to single CTCs. Overall, our workflow offers a platform to dissect the characteristics of CTCs at the single cell level, aiming towards the identification of metastasis-relevant pathways and a better understanding of CTC biology.

Here, we present an integrated workflow to identify phenotypic and molecular features that characterize circulating tumor cells (CTCs). We combine live immunostaining and robotic micromanipulation of single and clustered CTCs with single cell-based techniques for downstream analysis and assessment of metastasis-seeding ability.

하류 분자 분석 및 전이성 전위 평가를 위한 순환 종양 세포의 미세 조작

Blood-borne metastasis accounts for&#160;most cancer-related deaths and involves circulating tumor cells (CTCs) that are successful in establishing new ...

Semi-automatic PD-L1 Characterization and Enumeration of Circulating Tumor Cells from Non-small Cell Lung Cancer Patients by Immunofluorescence

Circulating tumor cells (CTCs) derived from the primary tumor are shed into the bloodstream or lymphatic system. These rare cells (1&#8722;10 cells per mL of blood) warrant a poor prognosis and are correlated with shorter overall survival in several cancers (e.g., breast, prostate and colorectal). Currently, the anti-EpCAM-coated magnetic bead-based CTC capturing system is the gold standard test approved by the U.S. Food and Drug Administration (FDA) for enumerating CTCs in the bloodstream. This test is based on the use of magnetic beads coated with anti-EpCAM markers, which specifically target epithelial cancer cells. Many studies have illustrated that EpCAM is not the optimal marker for CTC detection. Indeed, CTCs are a heterogeneous subpopulation of cancer cells and are able to undergo an epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) associated with metastatic proliferation and invasion. These CTCs are able to reduce the expression of cell surface epithelial marker EpCAM, while increasing mesenchymal markers such as vimentin. To address this technical hurdle, other isolation methods based on physical properties of CTCs have been developed. Microfluidic technologies enable a label-free approach to CTC enrichment from whole blood samples. The spiral microfluidic technology uses the inertial and Dean drag forces with continuous flow in curved channels generated within a spiral microfluidic chip. The cells are separated based on the differences in size and plasticity between normal blood cells and tumoral cells. This protocol details the different steps to characterize the programmed death-ligand 1 (PD-L1) expression of CTCs, combining a spiral microfluidic device with customizable immunofluorescence (IF) marker set.

The characterization of circulating tumor cells (CTCs) is a popular topic in translational research. This protocol describes a semi-automatic immunofluorescence (IF) assay for PD-L1 characterization and enumeration of CTCs in non-small cell lung cancer (NSCLC) patient samples.

면역형광에 의한 비소세포 폐암 환자의 순환 종양 세포의 반자동 PD-L1 특성화 및 열거

Circulating tumor cells (CTCs) derived from the primary tumor are shed into the bloodstream or lymphatic system. These rare cells (1&#8722;10 cells per mL ...

Circulating Tumor Cell Lines: an Innovative Tool for Fundamental and Translational Research

Metastasis is a leading cause of cancer death. Despite improvements in treatment strategies, metastatic cancer has a poor prognosis. We thus face an urgent need to understand the mechanisms behind metastasis development, and thus to propose efficient treatments for advanced cancer. Metastatic cancers are hard to treat, as biopsies are invasive and inaccessible. Recently, there has been considerable interest in liquid biopsies including both cell-free circulating deoxyribonucleic acid (DNA) and circulating tumor cells from peripheral blood and we have established several circulating tumor cell lines from metastatic colorectal cancer patients to participate in their characterization. Indeed, to functionally characterize these rare and poorly described cells, the crucial step is to expand them. Once established, circulating tumor cell (CTC) lines can then be cultured in suspension or adherent conditions. At the molecular level, CTC lines can be further used to assess the expression of specific markers of interest (such as differentiation, epithelial or cancer stem cells) by immunofluorescence or cytometry analysis. In addition, CTC lines can be used to assess drug sensitivity to gold-standard chemotherapies as well as to targeted therapies. The ability of CTC lines to initiate tumors can also be tested by subcutaneous injection of CTCs in immunodeficient mice.
Finally, it is possible to test the role of specific genes of interest that might be involved in cancer dissemination by editing CTC genes, by short hairpin ribonucleic acid (shRNA) or Crispr/Cas9. Modified CTCs can thus be injected into immunodeficient mouse spleens, to experimentally mimic part of the metastatic development process in vivo.
In conclusion, CTC lines are a precious tool for future research and for personalized medicine, where they will allow prediction of treatment efficiency using the very cells that are originally responsible for metastasis.

Culturing CTCs allows a deeper functional characterization of cancer, through assaying specific marker expression, and assessing drug resistance and the ability to colonize the liver among other possibilities. Overall, CTC culture could be a promising clinical tool for personalized medicine to improve patient outcome.

순환 종양 세포 주: 근본적이고 번역적인 연구를 위한 혁신적인 도구

Metastasis is a leading cause of cancer death. Despite improvements in treatment strategies, metastatic cancer has a poor prognosis. We thus face an ...

Adaptation of Semiautomated Circulating Tumor Cell (CTC) Assays for Clinical and Preclinical Research Applications

The majority of cancer-related deaths occur subsequent to the development of metastatic disease. This highly lethal disease stage is associated with the presence of circulating tumor cells (CTCs). These rare cells have been demonstrated to be of clinical significance in metastatic breast, prostate, and colorectal cancers. The current gold standard in clinical CTC detection and enumeration is the FDA-cleared CellSearch system (CSS). This manuscript outlines the standard protocol utilized by this platform as well as two&#160;additional adapted protocols that describe the detailed process of user-defined marker optimization for protein characterization of patient CTCs and a comparable protocol for CTC capture in very low volumes of blood, using standard CSS reagents, for studying in vivo preclinical mouse models of metastasis. In addition, differences in CTC quality between healthy donor blood spiked with cells from tissue culture versus patient blood samples are highlighted. Finally, several commonly discrepant items that can lead to CTC misclassification errors are outlined. Taken together, these protocols will provide a useful resource for users of this platform interested in preclinical and clinical research pertaining to metastasis and CTCs.

Adaptation of Semiautomated Circulating Tumor Cell CTC Assays for Clinical and Preclinical Research Applications

Circulating tumor cells (CTCs) are prognostic in several metastatic cancers. This manuscript describes the gold standard CellSearch system (CSS) CTC enumeration platform and highlights common misclassification errors. In addition, two&#160;adapted protocols are described for user-defined marker characterization of CTCs and CTC enumeration in preclinical mouse models of metastasis using this technology.

임상 및 전임상 연구 응용 프로그램에 대한 종양 세포 (CTC) 분석 실험을 순환 반자동의 적응

The majority of cancer-related deaths occur subsequent to the development of metastatic disease. This highly lethal disease stage is associated with the ...

의학

Automatic Separation and Collection of Cancer-Related Substances from Clinical Samples

Recently, liquid biopsies have been used to diagnose various diseases, including cancer. Body fluids contain many substances, including cells, proteins, and nucleic acids originating from normal tissues, but some of these substances also originate from the diseased area. The investigation and analysis of these substances in the body fluids play a pivotal role in the diagnosis of various diseases. Therefore, it is important to accurately separate the required substances, and several techniques are developed to be used for this purpose.
We have developed a lab-on-a-disc type of device and platform named CD-PRIME. This device is automated and has good results for sample contamination and sample stability. Moreover, it has advantages of a good acquisition yield, a short operation time, and high reproducibility. In addition, depending on the type of disc to be mounted, plasma containing cell-free DNA, circulating tumor cells, peripheral blood mononuclear cells, or buffy coats can be separated. Thus, the acquisition of a variety of materials present in the body fluids can be done for a variety of downstream applications, including the study of omics.

This paper describes the application of automated equipment to easily and efficiently separate and collect substances, such as cell-free DNA and circulating tumor cells, from whole blood.

임상 샘플에서 암 관련 물질의 자동 분리 및 수집

Recently, liquid biopsies have been used to diagnose various diseases, including cancer. Body fluids contain many substances, including cells, proteins, ...

Isolation and Propagation of Circulating Tumor Cells from a Mouse Cancer Model

Cancer metastasis is the foremost cause of cancer-associated deaths. Recent studies have shown that circulating tumor cells (CTCs) are important in cancer metastasis. Indeed, the number of CTCs correlates with tumor size. Here, a detailed description is provided of a methodology for isolation and propagation of CTCs from a syngeneic mouse model of hepatocellular carcinoma (HCC) which allows for downstream analysis of potentially important molecular mechanisms of solid organ tumor metastasis. This method is efficient and reproducible. It is a non-invasive technique and, therefore, has potential to replace the invasive biopsy of tissues from humans which may be associated with complications. Therefore, the method discussed here allows for the isolation and propagation of CTCs from whole blood samples such that they can be examined and characterized. This has potential for future adaptation for clinical applications such as diagnosis, and personalized targeted therapy.

Circulating tumor cells (CTCs) have been shown to play an important role in tumor metastasis. Here, a method for the isolation and propagation of CTCs from the whole blood of a syngeneic mouse tumor model of hepatocellular carcinoma (HCC) metastasis is described.

마우스 종양 모델에서 종양 세포 순환의 분리 및 전파

Cancer metastasis is the foremost cause of cancer-associated deaths. Recent studies have shown that circulating tumor cells (CTCs) are important in cancer ...

Clinical Microfluidic Chip Platform for the Isolation of Versatile Circulating Tumor Cells

Circulating tumor cells (CTCs) are significant in cancer prognosis, diagnosis, and anti-cancer therapy. CTC enumeration is vital in determining patient disease since CTCs are rare and heterogeneous. CTCs are detached from the primary tumor, enter the blood circulation system, and potentially grow at distant sites, thus metastasizing the tumor. Since CTCs carry similar information to the primary tumor, CTC isolation and subsequent characterization can be critical in monitoring and diagnosing cancer. The enumeration, affinity modification, and clinical immunofluorescence staining of rare CTCs are powerful methods for CTC isolation because they provide the necessary elements with high sensitivity. Microfluidic chips offer a liquid biopsy method that is free of any pain for the patients. In this work, we present a list of protocols for clinical microfluidic chips, a versatile CTC isolating platform, that incorporate a set of functionalities and services required for CTC separation, analysis, and early diagnosis, thus facilitating biomolecular analysis and cancer treatment. The program includes rare tumor cell counting, clinical patient blood preprocessing, which includes red blood cell lysis, and the isolation and recognition of CTCs in situ on microfluidic chips. The program allows the precise enumeration of tumor cells or CTCs. Additionally, the program includes a tool that incorporates CTC isolation with versatile microfluidic chips and immunofluorescence identification in situ on the chips, followed by biomolecular analysis.

The clinical microfluidic chip is an important biomedical analysis technique that simplifies clinical patient blood sample preprocessing and immunofluorescently stains circulating tumor cells (CTCs) in situ on the chip, allowing the rapid detection and identification of a single CTC.

다용도 순환 종양 세포의 분리를 위한 임상 미세유체 칩 플랫폼

Circulating tumor cells (CTCs) are significant in cancer prognosis, diagnosis, and anti-cancer therapy. CTC enumeration is vital in determining patient ...

CTC Immunofluorescence Assay : A Technique to  Characterize Circulating Tumor Cells

Source: Garcia, J., et al. <a href="https://www.jove.com/v/59873/semi-automatic-pd-l1-characterization-enumeration-circulating-tumor">Semi-automatic PD-L1 Characterization and Enumeration of Circulating Tumor Cells from Non-small Cell Lung Cancer Patients by Immunofluorescence.</a>&#160;J. Vis. Exp.&#160;(2019)
This video describes the Circulating Tumor Cells (CTC) Immunofluorescence assay, a technique to characterize the biomarkers on circulating tumor cells in non-small cell lung cancer patient samples. This assay could be used to monitor dynamic changes of the tumor and immune response, which may reflect the response to chemotherapy, radiation, and possible immunotherapy treatments.

CTC Immunofluorescence Assay : 순환 종양 세포를 특성화하는 기술

Source: Garcia, J., et al. Semi-automatic PD-L1 Characterization and Enumeration of Circulating Tumor Cells from Non-small Cell Lung Cancer Patients by ...