Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada hemodinamik stresin dolaşımdaki tümör hücreleri üzerindeki etkilerini modellemek için süspansiyondaki kanser hücrelerine sıvı kesme stresi uygulamak için bir yöntem gösteriyoruz.
Metastaz sırasında, epitel de dahil olmak üzere katı dokulardan gelen kanser hücreleri, hemodinamik akış nedeniyle mekanik strese maruz kaldıkları lenfatik ve hematojen dolaşıma erişerler. Dolaşımdaki tümör hücrelerinin (CTC) yaşadığı bu streslerden biri sıvı kesme stresidir (FSS). Kanser hücreleri interstisyel akış nedeniyle tümör içinde düşük FSS seviyeleri yaşayabilirken, CPC'ler hücre dışı matris eki olmadan çok daha yüksek FSS seviyelerine maruz kalır. Fizyolojik olarak, FSS 3-4 büyüklük sırası üzerinde değişir, lenfatikte düşük seviyeler bulunur (<1 dinane /cm2)ve hücreler kalpten ve kalp kapaklarının etrafından geçerken kısaca en yüksek seviyeler bulunur (>500 dinaz/cm2). Çeşitli zaman dilimlerinde farklı fizyolojik kesme stresini modellemek için tasarlanmış birkaç in vitro model vardır. Bu makalede, basit bir şırınga ve iğne sistemi kullanarak üst düzey FSS'nin kısa (milisaniye) darbelerinin kanser hücre biyolojisi üzerindeki sonuçlarını araştırmak için bir model açıklanmaktadır.
Metastaz veya kanserin ilk tümör bölgesinin ötesine yayılması, kanser mortalitesinin altında kalan önemli bir faktördür1. Metastaz sırasında, kanser hücreleri dolaşım sistemini vücuttaki uzak bölgelere yaymak için bir otoyol olarak kullanır2,3. Bu bölgelere giderken, dolaşımdaki tümör hücreleri (CTC'ler) orijinal primertümörlerinin aksinedinamik bir sıvı mikroçevrim içinde bulunur 3,4,5. Bu sıvı mikroçevresinin metastaz4'ünönündeki birçok engelden biri olduğu önerilmiştir. Metastatik verimsizlik kavramında, yani dolaşıma giren çoğu CTC'nin yok olduğu veya üretken metastatik koloniler oluşturmadığı konusunda geniş bir anlaşmavardır 6,7,8. Bununla birlikte, metastazın neden bireysel bir CTC açısından verimsiz olduğu daha az kesindir ve aktif bir araştırma alanı olmaya devam etmektedir. CTC'ler hücre dışı matristen ayrılır, primer tümörde bulunabilecek çözünür büyüme ve sağkalım faktörlerinden mahrum kalır ve birincil tümörden çok daha farklı bir şekilde bağışıklık sistemine ve hemodinamik güçlere maruz kalır4. Bu faktörlerin her biri CPC'lerin zayıf hayatta kalmasına katkıda bulunabilir, ancak göreceli katkıları belirsizdir. Bu makale, hemodinamik güçlerin CTC'leri nasıl etkilediği sorusunu ele alıyor.
Hemodinamik kuvvetlerin CTC'ler üzerindeki etkilerini incelemek oldukça zordur. Şu anda, insan damar sisteminin tüm mekansal dinamiklerini (kalpten kılcal damarlara) ve reolojik özelliklerini çoğaltabilen tasarlanmış in vitro sistemler yoktur. Ayrıca, CTC'lerin dolaşım sistemini nasıl deneyimlediği tam olarak açık değildir. Deneysel kanıtlar, çoğu kanser hücresinin kan hücreleri gibi sürekli dolaşımda olmadığını göstermektedir. Bunun yerine, nispeten büyük boyutları (10-20 μm çapında) nedeniyle, çoğu CTC, ölebilecekleri, ekstravaze olabilecekleri veya bir sonraki kılcal yatak 8,9 , 10,11'eyer değiştirebilecekleri değişken süreler boyunca (6-8 μm çapında) kılcal yataklara(6-8μmçapında) kaplanır. Bununla birlikte, CTC boyutunun daha heterojen in vivo olabileceğine ve daha küçük CTC'lerin tespit edilebilir olduğuna dair bazı kanıtlar vardır12. Bu nedenle, mesafeye ve kan akışı hızına bağlı olarak, CTC'ler bu tuzak dönemleri arasında sadece birkaç saniye serbestçe dolaşabilir, ancak bu davranışın nicel bir açıklaması13.
Ayrıca, CTC'lerin dolaşıma girdiği yere bağlı olarak, akciğer ve diğer çevre bölgelerindeki birden fazla kılcal yataktan ve son hedeflerine ulaşmadan önce hem sağ hem de sol kalpten geçebilirler. Yol boyunca, CTC'ler sıvı kesme stresi (FSS), mikro sirkülasyona hapsedilmesi sırasında basınç kuvvetleri ve potansiyel olarak, kan damarı duvarları boyunca yuvarlanan lökosit benzeri yuvarlanmalar sergileyebilecekleri koşullar altında çekiş kuvvetleri de dahil olmak üzere çeşitli hemodinamik streslere maruz kalır14. Böylece hem dolaşımı modelleme yeteneği hem de modellenecek CTC davranışının anlaşılması sınırlıdır. Bu belirsizlik nedeniyle, in vitro model sistemlerden elde edilen herhangi bir bulgu deneysel bir omurgalı organizmada ve nihayetinde kanser hastalarında doğrulanmalıdır.
Yukarıda belirtilen uyarılarla, bu makale FSS'nin ilk olarak 201215'teaçıklanan CTC'ler üzerindeki etkilerini araştırmak için süspansiyondaki hücrelere FSS uygulamak için nispeten basit bir model göstermektedir. FSS, daha büyük damarlarda laminer akış koşullarında parabolik hız gradyanı üreten damar duvarına karşı kan akışının sürtünmesiyle sonuçlanır. Hücreler, damar duvarlarına yakın daha yüksek FSS seviyelerine ve kan damarının merkezine yakın daha düşük seviyelere sahiptir. Hagen-Poiseuille denklemi tarafından açıklandığı gibi, akış hızının ve akışın meydana geldiği kanalın boyutları FSS'yi etkiler. Bu, Newton sıvıları gibi davranan kan akışları için geçerlidir, ancak mikrosekülasyon için tutmaz. Fizyolojik FSS, lenfatiklerde en düşük seviyelere (<1 dyn/cm2)ve kalp kapakçıkları ve aterosklerotik plaklar (>500 dyn/cm2)çevresindekibölgelerde en yüksek olan çeşitli büyüklük sıraları üzerinde değişmektedir. Arterlerde ortalama duvar kesme stresi 10-70 dyn/cm2 ve damarlarda 1-6 dyn/cm2 16,17 'dir.
Kalpte, hücreler çok üst düzey, ancak çok kısa süreli FSS yaşanabilecek kapak broşürleri etrafında türbülanslı akışlara maruz kalabilir18,19. Biyoişlem alanı uzun zamandır FSS'nin süspansiyondaki memeli hücreleri üzerindeki etkilerini incelemiş olsa da, bu bilgiler genellikle uzun bir süre boyunca uygulanan çok daha düşük FSS seviyelerine odaklandığı için FSS'nin CTC'ler üzerindeki etkilerini anlamak için sınırlı değerde olabilir20. Aşağıda açıklandığı gibi, bir şırınga ve iğne kullanarak, bir hücre süspansiyonu için nispeten kısa (milisaniye) bir süre için nispeten yüksek (on ila binlerce dyn / cm2) FSS uygulanabilir. Bu modelin ilk açıklamasından bu yana15, diğerleri FSS'nin kanser hücreleri üzerindeki etkilerini incelemek için onu çalıştırmıştır21,22,23. Aşağı akış deneysel analizlerini kolaylaştırmak için hücre süspansiyonlarına kısa sürede birden fazla FSS "darbesi" uygulanabilir. Örneğin, bu model, uygulanan darbe sayısının bir işlevi olarak hücre canlılığını ölçerek hücrelerin FSS tarafından mekanik yıkıma karşı koyma yeteneğini ölçmek için kullanılabilir. Alternatif olarak, FSS maruziyetinin kanser hücrelerinin biyolojisi üzerindeki etkileri, çeşitli aşağı akış analizleri için hücreler toplanarak araştırılabilir. Daha da önemlisi, hücre süspansiyonunun bir kısmı, FSS'nin hücre müfrezesi ve süspansiyonda tutulan süre ile ilişkili olabilecek etkilerini karşılaştırmak için statik bir denetim olarak ayrılmıştır.
1. Hücre hazırlığı
2. Sıvı kesme stresine maruz kalma
3. Canlılık ölçümü
NOT: Canlılık, enzimatik tahliller (luciferaz, resazurin ve WST-1), bozulmamış hücreleri sayma, akış sitometrisi veya klonojenik tahliller kullanılarak değerlendirilebilir.
FSS kaynaklı mekanik yıkıma karşı yüksek direncin daha önce birden fazla kanser hücresi hattında ve kanser hücrelerinde, dönüştürülmemiş epitel hücre karşılaştırıcılarına göre tümörlerden yeni izole edilmiş korunmuş bir fenotip olduğu gösterilmiştir15,24. Burada, çeşitli doku kökenlerinden ek kanser hücresi çizgileri ( Tablo 2 ) bu hücrelerin çoğunluğunun250 μL/ s'de 10 FSS darbesinden sonra% 20'≥ canl?...
Bu makale, FSS'nin bir şırınga ve iğne kullanarak süspansiyondaki kanser hücrelerine uygulanmasını göstermektedir. Bu modeli kullanarak, kanser hücrelerinin dönüştürülmemiş epitel hücrelerine göre üst düzey FSS'nin kısa darbelerine karşı daha dirençli olduğu gösterilmiştir15,22,24. Ayrıca, bu modeli kullanarak FSS'ye maruz kalmak hücre sertliğinde hızlı bir artışa, RhoA'nın aktivasyonuna ve kor...
MDH, SynderBio, Inc.'in kurucu ortağı, Başkanı ve hissedarıdır.
Burada gösterilen modelin geliştirilmesi, DOD hibe W81XWH-12-1-0163, NIH R21 CA179981 ve R21 CA196202 ve Sato Metastaz Araştırma Fonu tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.25% Trypsin | Gibco | 25200-056 | |
14 mL round bottom tubes | Falcon - Corning | 352059 | |
30 G 1/2" Needle | BD | 305106 | |
5 mL syringe | BD | 309646 | |
96-well black bottom plate | Costar - Corning | 3915 | |
Bioluminescence detector | AMI | AMI HTX | |
BSA, Fraction V | Sigma | 10735086001 | |
Cell Titer Blue | Promega | G8081 | |
crystal violet | Sigma | C0775 | |
D-luciferin | GoldBio | D-LUCK | |
DMEM | Gibco | 11965-092 | |
FBS | Atlanta Biologicals | S11150 | |
PBS | Gibco | 10010023 | |
Plate Reader | BioTek | Synergy HT | |
Sodium Azide (NaN3) | Sigma | S2002 | |
Syringe Pump | Harvard Apparatus | 70-3005 |
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