Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Kanser kök hücre göçü araştırılması için bir bölme oluşturan mikroakışkan cihaz tarif edilmektedir. Bu yeni platform canlı hücresel mikroçevrede oluşturur ve canlı hücre lokomosyon mikroskobik görselleştirme sağlar. Son derece hareketli kanser hücrelerinin potansiyel olarak daha etkin gelecekteki tedaviler neden agresif infiltrasyon moleküler mekanizmaları, çalışma izole edilmiştir.
Son 40 yıl içinde, ABD'de ölüm oranı sadece% 5'lik bir azalma ile sonuçlanan, kanser araştırmalarına 200 milyar doların üzerinde yatırım yaptı. Hasta sonuçlarını geliştirmek için önemli bir engel agresif kanser hücresi invazyonu, metastaz ve terapötik direnç 1 ile ilişkili hücresel göç yatan mekanizmaların yetersiz anlayışı. Glioblastoma multiforme (GBM), en sık görülen habis yetişkin beyin tümörü 2, bu zorluk örneğidir. Standart cerrahi, radyasyon ve kemoterapi rağmen, hastanın ortalama sağkalım komşu beyin ve hızlı kanseri nüks 2 içine agresif GBM infiltrasyonu nedeniyle sadece onbeş ay vardır. Anormal hücre göç mekanizmaları ve tümör mikroçevresinin etkileşimler 3 normal hücrelerden kanseri ayırt. Bu nedenle, GBM için terapötik yaklaşımlar iyileştirilmesi kanser hücre göçü mekanizmaların daha iyi anlaşılması gerekir. Son çalışmalar tha anlaşılacağıGBM'da hücrelerin ta küçük subpopülasyonu, beyin tümörü kök hücre (BTSC), tedaviye dirençli ve nüks sorumlu olabilir. BTSC göç kapasitesinin altında yatan mekanizmaların yalnızca karakterize 1,4 olmaya başlıyor.
Görsel denetim ve geometrik manipülasyon, genel migrasyon testleri 5 bir sınırlama nedeniyle genel hücre popülasyonlarının miktarının sınırlıdır. Buna karşılık, mikroakışkan cihazlar çünkü modern mikroskopi ve mikro-çevre 6-9 üzerinde kontrol ile uyumluluk tek hücre analizi izin.
Biz bölümlere mikroakışkan cihazları kullanarak BTSC göç detaylı karakterizasyonu için bir yöntem mevcut. Bu PDMS yapımı aygıtları birbirine bağlı üç bölmeye doku kültürü ortamında cast:, kamara tohum haznesi alma ve mikrokanallar köprü. Biz her iki odacıkta da 4-5 için geçerli BTSC desteklemek için yeterli ortam tutun böyle cihaz tasarlandıOrtam değişimi olmadan ys. Ilk tohumlama odasına girmiş Highly mobil BTSCs paralel alıcı odasına mikrokanallardaki köprü olsa göç sonra izole edilmiştir. Bu göç beyin interstisyel boşluklar sayesinde kanserli hücre yayılmasını taklit eder. Göç sırasında hücre morfolojisi faz canlı görüntüleri birkaç gün boyunca kaydedilir. Göç eden BTSC bu nedenle, recultured izole edilmiş olabilir, ve daha fazla analiz edebilir.
Bölümlere mikroakışkanları BTSCs ve diğer kanser kök hücrelerinin göç davranışlarını incelemek için çok yönlü bir platform olabilir. Gradyan jeneratörler, sıvı taşıma, mikro-elektrotlar ve diğer mikroakış modüller bir araya getirerek, bu cihazlar ayrıca, ilaç tarama ve hastalık teşhis 6 için de kullanılabilir. Göç hücreleri saldırgan bir subpopülasyonu izolasyonu moleküler mekanizmalar çalışmaları sağlayacaktır.
1. BTSC cep disosiasyon
BTSCs neurospheres gibi serum serbest kök hücre aracı maddesi içinde büyütülmüştür önceden mevcut olan kültürler elde edilmiştir. kültürü önceden 10, 11 tarif edilmiştir.
2. Iki katlı su-8 master ve PDMS damga kalıp İmalatı (bkz. Şekil 1)
Biz mikroakışkan cihazların montajı için gerekli olan su-8 master ve PDMS damga, imal optik litografi ve yumuşak litografi kullanın. Standart prosedür 12 'dan biraz farklı, bizim su-8 ana iki katmandan oluşur. 250 mikron boyunda tohum ve alma odaları, ikinci / üst tabakası ise 3-mikron boyunda mikrokanallar, önceki süreçte alt / ilk tabakadaki dökülür. İki kültür bölmeleri (mikrokanal arasındaki doğru bağlantı için içins ve odaları gibi), iki kat birbirine doğru konumda hizalanmış olması gerekir. Bununla birlikte, ikinci tabakanın kalınlığı ve donukluk özelliklerini alt erişmesini optik / indirgeme ortalayıcı engellemek için yeterince büyüktür. Burada konvansiyonel işaretleri uzaktan konumlandırılırken ile maskeler tasarlayabilirsiniz. Ikinci katman eğirme iken Böylece, birinci tabaka, bu belirteçler seçici olarak korunmuş olabilir. Bunun sonucu olarak, özellikleri ve her ikisi de tek bir ana tabaka halinde yapılır ve daha sonra PDMS damga kabartma halinde kalıplanması için hazırdır.
3.Mikroakışkan cihazları ve hücre kültürü Meclisi (Şekil 2)
Kültür hücreleri için, özelliği, oyulmuş-PDMS pul kapalı kanallar oluşturmak üzere bir cam lamel eklenir. Giriş ve çıkışları kültür / medya yükleme için oluşturulur. Bu arada, temizleme ve cam yüzey ve PDMS damgası diğer prosedürler hücre uyumluluk sağlamak için gereklidir.
4. BioStation IM (Nikon Instruments Inc, Melville, ABD) ile BTSC göç Uzun vadeli time-lapse görüntüleme.
Kamera birleştiren, yazılım ve inkübatör tek bir kutuya, bu mikroskobik sistemi gün boyunca hiçbir rahatsızlık ile görüntü hücresi kültürünü mümkün kılar. Buna ek olarak, eşsiz motor tasarımı objektif lens hareket eder ve nokta-Ziyaret özelliği sabit örnek sahne tutar. Bu high-throughput tahlil görüntü paralel deneyler ve parça hücre lokomosyon için pratik yapar.
5. Temsilcisi sonuçları:
Bir bölümlere Mikroakışkan cihaz kullanarak kanser hücresi göç görsel denetim ve karakterizasyon örnekleri Şekil 3 ve Şekil 4 de gösterilmiştir. Hücre hattı BTSC olduğunu. Mevcut kurulum sayesinde, hücre kültürü faz görüntüleri sürekli 5 gün (Şekil 3) gibi uzun ve her 2 saniyede bir (Şekil 4) gibi sık olarak için kaydedilebilir. 5 gün ötesinde, kültür ortamı kaldırıldı besin ikmal ve atıklar için değiştirilmesi gerekir. Bizim uzun vadeli time-lapse morfolojik değişikliklere göre, geçiş sırasında altı hücreli aşamadan döner bir dizi tanımlar. Illu gibiŞekil 3 'de trated, (i) geçiş öncesi, (ii) başlaması, (iii)-arama yolu, (iv), (v) hedef-exloration ve (vi)-sonrası göç seyir olarak adlandırılmaktadır. Alma odası olarak, iğ şekilli hücreler, büyümek bölmek ve yavaş yavaş göç edebiliyoruz toplu tümörlerde aşama (i) içinde kalmak. Onlar mikrokanal girişinde yaklaşırken, birkaç hücre sahnelemeye devam (ii) yapışkan çıkıntı genişletmek ve oluşturduğunuzda. Sadece biri girişinde işgal ve göç yönünün keşfedebilirsiniz aşaması (iii), devam edebilir. Hücre göçü yönünü belirler sonra, tüm mikrokanal yoluyla taşınan bir sabit ve yüksek hızı, mikrokanal yoluyla seyir (iv) aşamasında ilerler. Aşama (vi) daha sonra oda alma araştırmak açık alan, ve aşama (v) mikrokanal, hücre ilerler sonunda. Mikrokanal olarak, geçiş güç çoğunlukla, şekil 4'te gösterildiği gibi faaliyet blebbing ile amoeboid cel ile benzer oluşturulurl. Hücre blebbing ve membran deformasyon tam burada kaydedilir.
Şekil 1. Mikroakışkan cihazın imalat Şemaları. Tüm süreç yumuşak litografi bir modifiye tekniği ile 3-inç silikon kolu gofret üzerinde yapılır. 3-mikron yüksekliğindeki mikro ve hizalama belirteçler birinci tabaka olarak yapılır. Hizalama işaretleri séloteyip ile örtülü iken sonra 250 mikron kalınlığında su-8 daha sonra kalın fotorezist tarafından görme engelleme olmadan ortalayıcı maskelemek için erişilebilir olabilir, öyle ki, spin-kaplamalıdır. Bu nedenle, oda özellikler i ikinci tabaka olarak yapılabilir ve doğru bir şekilde birinci katman ile hizalanır. PDMS damga sonunda çıkan ana kapalı kalıplanmıştır.
Şekil 2. Cihaz montajı ve hücre ekimi süreci Şemaları. PDMS ve gl ile çevrilieşek lamel, 3D kültür alanı odaları, rezervuarlar ve mikrokanallardaki oluşmaktadır. Alıcı bölme, başlangıçta hücre içermeyen ortam ile dolu iken tohum haznesi, hücre kültürü ile doldurulur. Aralarındaki bağlantı mikrokanallar tarafı alıcı tohumlama taraftan hücre göç rotası sağlar.
Mikrokanal yoluyla Şekil 3. BTSC göç. Üst: time-lapse anlık tek bir hücre (yeşil vurgulanır) tohumlama taraftan alıcı tarafa 400 mikron üzerinde geçirir göstermektedir. Tüm yolculuk hücrenin morfolojik değişikliklerin bir dizi içeren, yaklaşık 2 gün sürer. Ölçek çubuğu 40 mikron. Alt: Altı göç dönemlerinde bir karikatür gösterimi. Pre-migration (i): seeding odasında, iğ şeklinde ve bölünebilir hücrelerinin yavaş yavaş birbiri boyunca göç ederler. Hücre gövdesi ve e kutuplaştırıcı birbirleri ile mikrokanal girişinde yarış yakın hücreler lamellipodia çıkıntı xerting. Başlatma (ii): rakiplerinden geri çekilmek olurken en yüksek kapasiteye sahip göçmen hücresi kanal girişinde kaplar. Yol keşif (iii): az polaritesi ile amoeboid moduna göçmen hücre değişiklikleri. Bu göç modu son derece hareketli ve küçük membran çıkıntılar blebbing bütün yönlerde yol keşfetmek mümkün. Normal (iv): geçiş yolu belirlendikten sonra, hücre ileri gitmeden bir ek büyük çıkıntı koruyarak bir uyarlanmış amoeboid moduna dönüşür. Bu şekilde, yüksek bir hücre hareketliliği hem de sabit bir yönü ve hızının destekler. Hedef keşif (v): yol-sona ermesinde, hücre yavaşlar ve herhangi bir işgali hedef alma odası keşfetmek filopodias geliştirir. Post-göç (vi): Alıcı odasına girdikten sonra, hücre yıldız şeklinde dönüşür ve yüksek motilite ama hiçbir yönü belirlenir korur.
"/>
. (AB): time-lapse Şekil 4 Anlık bir BTSC aktivite ve membran deformasyon blebbing döngüsünü gösteriyor. başlatılması; (BD). Genleşme; (DF). Retraksiyon. Ok ve eğri çizgiler yön ve membran deformasyon konumu, sırasıyla temsil eder. Anlık her 8 saniyede bir toplanır.
Burada sunulan mikroakışkan cihaz ve görüntü kayıt tekniği göç sırasında hücresel morfoloji görsel bir karakterizasyonu sağlar. Mevcut konvansiyonel yöntemlerle karşılaştırıldığında, mikroakışkan platformu maliyet etkinliği, yüksek verimlilik ve tasarım esnekliği avantajları bulunmaktadır. Sunulan mikroskopik görüntüleme sistemi uzun vadeli canlı hücre göçü çalışma ve kayıt verir. Lens motorlu özelliği örnek bozmadan görüntü çözünürlüğü yüksek birden göç yolları izlemek mümkün kılar.
Cihazın montaj sırasında, mühür PDMS kalıcı olmayan PDL kaplama kolaylık (adım 3.4) için cam lamel yapıştırılır. Bu protokolün başarısına için iyi bir sızdırmazlık elde etmek için çok önemlidir. Bu tür yüzey üzerine damga veya toz / enkaz içinde hava kabarcığı gibi aygıt fabrikasyonu, tanıttı Kontaminasyon Sızan sıvının içinde yapıştırma ve sonucu tehlikeye atabilir. Bu nedenle, treating tozsuz bir şekilde aygıtı başarısızlığı önlemek için önemlidir. Önceki PDL-kaplama, cam lameller nitrik asit ile tedavi edilir PDL çözelti toz / artıkları yok etmek için santrifüje tabi tutulur. Bir temiz oda erişilebilir değilse biz, alkol durulama, seloteyp bulmak ve PDMS damga toz / enkaz kaldırma su banyosu çok yararlı. PDMS damga cam lamel temas yaptıktan sonra, cımbız ile hafifçe damga vurma mühür kolaylaştırır.
BTSCs 10 normal nöral kök hücre kültürüne benzer kök hücre orta alanda kültür yoluyla insan ameliyathane örneklerden zenginleştirilebilir. Bu şekilde zenginleştirilmiş BTSCs tür kök hücre belirteçlerinin ekspresyonu (CD133, nestin), birden fazla nöral soylar (glial ve nöronal) farklılaşma ve 100 gibi az bir ortotopik immünyetmezligi fare modelinde tümör başlatılması gibi kök hücre benzeri özellikler, göstermek hücreler 18. Bazı tartışmalar purifi hakkında mevcut olmasına rağmenkatyon ve BTSCs 1, 19-21 bakım, küre-yetiştirilen BTSCs iyi ebeveyn tümör 22-24 fenotip ve genotip korumak.
Bölümlere alan hücre göçü için fizyolojik ortam taklit eder. Bizim cihazda, BTSC hücresel morfoloji düzenleyerek bir boyut kısıtlı uzayda göç güçlü bir kapasite gösterirler. Hücre morfolojik değişiklik gösterir karakterizasyonu bitişik beyin BTSC işgalinin bir muhtemel yeni bir ayrıntılı açıklama modellemek olabilir altı aşama sırası modu-dönüşümler gösterir. Erken evrelerde, hücre polarite önemli miktarda kazanmak ve etkili bir mikrokanal içinde kendilerini tutturmak için yapışkan çıkıntılar oluşturur. Mikrokanaldaki hücre doluluk kurulduktan sonra, bir seyir moduna dönüştürür ve bir mikrokanal yoluyla tüm yolculuk için bu modu korur. Bu aşamada, BTSC yüksek motilite ve tutarlı bir yönü korumak ancak enerji tasarrufu. Içindeterestingly, bu mikrokanal biri böyle, bir defada bir seyir hücre sınırlı olduğu göründüğünde bu aşamada tek bir hücrenin gelirleri, mikrokanal diğer hücreleri geri çekilme. Bu mekanizma olasılıkla yayılan tümör etkinliği sağlar ve mikrokanal besinlerin aşırı tüketim önler. Mikrokanal boyunca göç tamamladıktan sonra, bir hücre yönlü çıkıntılar ve işgali hedefler veya yeni göç yolları için daha ileri araştırmalar için onun eğilimi kavuşur. Bölümlere Mikroakışkan cihaz in vitro bir roman beyin parankiminde BTSC infiltrasyon çalışmak için bir mikro yaratma anlamına gelir sunuyor.
Bu yöntem, kolaylıkla kanser kök hücre (CSC) ve diğer tümör tipleri türetilen göç hücre hatları çalışmaya adapte edilebilir. Mikroakışkan cihaz Kültürleme hücrelerin inkübatör ve doku kültürü uzmanlığı ile donatılmış herhangi bir modern biyoloji laboratuvarlarında yapılabilmektedir. Su-8 master, PDMS ile donatılmışdöküm ve cihaz montajı yumuşak litografi bazı temel eğitim ile mümkün bulunmaktadır. Buna ek olarak, bu platformu aynı zamanda, gradyan karıştırıcı, yüzey modelleme, sıvı kontrolü ve mikroelektrot gibi diğer işlevsel modül entegre ile diğer uygulamalar için uzatılabilir.
Çıkar çatışması ilan etti.
PAC kısmen Wisconsin Kök Hücre Eğitim Programı (PA Clark) University of bir NIH T32 hibesi ile desteklenmektedir. JSK kısmen HEADRUSH Beyin Tümörü Araştırma Profesörlük, Roger Loff Memorial GBM Araştırma Fonu ve UW Vakfı / Nöroşirurji Beyin Tümörü Eğitim ve Araştırma Fonu tarafından desteklenmiştir. JCW ve YH kısmen NIH hibe NIBIB 1R01EB009103-01 tarafından desteklenmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktif Adı | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
Dulbecco modifiye kartal ortamı (DMEM), yüksek glukoz | Gibco / Invitrogen | 11965 | Beyin tümörü kök hücre (BTSC) kültür malzemeleri |
Ham'ın F12 | Gibco / Invitrogen | 31765 | Beyin tümörü kök hücre (BTSC) kültür malzemeleri |
B27 takviyesi eksi A vitamini | Gibco / Invitrogen | 12587-010 | Beyin tümörü kök hücre (BTSC) kültür malzemeleri |
Antibiyotik-Antimikotik (PSA) | Gibco / Invitrogen | 15240 | Beyin tümörü kök hücre (BTSC) kültür malzemeleri |
Epidermal Büyüme Faktörü (EGF), rekombinant insan | Gibco / Invitrogen | PHG0313 | Beyin tümörü kök hücre (BTSC) kültür malzemeleri |
Temel Fibroblast Büyüme Faktörü (bFGF), rekombinant insan | Gibco / Invitrogen | PHG0021 | Beyin tümörü kök hücre (BTSC) kültür malzemeleri |
Domuz intestinal mukozadan Heparin sodyum tuzu, | Sigma | H1027-250KU | Beyin tümörü kök hücre (BTSC) kültür malzemeleri |
Laminin (doğal fare) | Gibco / Invitrogen | 23017-015 | Beyin tümörü kök hücre (BTSC) kültür malzemeleri |
Accutase | Millipore | SCR005 | Beyin tümörü kök hücre (BTSC) kültür malzemeleri |
Hücre orta Kök |
| ||
Bazik Fibroblast Büyüme Faktörü (bFGF) / Heparin |
| ||
Epidermal Büyüme Faktörü (EGF) |
| ||
Heparin |
| ||
su-8 fotorezist | MICROCHEM | ||
Silikon sap gofret | WRS Malzemeleri | 3P01-5SSP-INV | |
trikloro (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl) silan | Sigma-Aldrich | 448931 | |
PDMS Sylgard 184 | Dow Corning | ||
Laminin | Bioscience BD | 50 mikrogram /nihai konsantrasyon için PBS tamponu içinde mL | |
Biostation IM | Nikon aletleri |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır