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

Polimer sulu iki fazlı bir sistem 1. Hazırlama (ATPS) <ol><li> Polietilen glikol (PEG) (MW 35,000) ve 0.5 g tartılır ve sulu faz, PEG (w / v)% 5, 10 ml hazırlamak için, steril bir 15 ml konik tam büyüme ortamı 9,5 ml ekleyin. Not: İlk polimer ekleyerek ve ardından konik orta yarısını eklenmesi sonra orta kalan miktarı konik duvarlara polimerin yapışmasını en aza indirir ve polimer daha hızlı çözülür yardımcı olur. </li><li> Dekstran (Dex) ve 0.128 g (MW 500,000) tartılır ve% 12.8 (w / v) sulu bir DEX faz 1 ml hazırlamak için, steril bir 1.5 ml mikrosantrifüj tüpü içinde tam büyüme ortamı 0.872 ml ekleyin. </li><li> Yaklaşık 1 dakika vorteksleyin, her iki çözelti ortam içinde polimerlerin çözünmesi için. </li><li> Bir çözünme ve karışımın homojen bir karışım sağlamak için 1 saat boyunca 37 ° C&#39;de bir su banyosu içinde, her iki çözüm tutun. Banyosundan çözümler bulaşma olasılığını önlemek için su seviyesinin üzerinde kapaklarını tutmaksu. </li><li> Steril, plastik şırıngaya PEG fazlı bir çözelti yükleyin ve yabancı maddelerin çıkarılması için 0.2 mikron gözenek boyutunda bir şırınga filtresinden geçirilir. Yavaş yavaş filtre ile çözüm itmek, PEG çözeltisi ile şırınga doldurun bir konik tüpün üst ve kuvvet kullanarak filtre ekleme yerleştirin: Not. Bu enjektör pistonunun hareketine karşı direnç olması normaldir. Çözeltisinin bir kısmının filtre kalır, ancak polimer konsantrasyonu değişmez olarak polimer çözeltisinin küçük kaybı oluşur. </li><li> Pipet 10 DEX faz çözeltisi ul ve ayrı bir tüp içinde ortamdan 10 ul seyreltilmesi% 6.4 (ağırlık / hacim) deksmedetomidin fazlı bir çözelti ile sonuçlandırılabilir. Aspire 100, PEG faz çözeltisi ul bir Petri çanağı içine dağıtın. <ol><li> PEG faz çözeltisi içine deksmedetomidin faz çözeltisi (ağırlık / hacim)% 6.4, 0.5 ul koyun. Görme mikroskop altında DEX damla gözlemleyerek başarılı ATPS oluşumunu onaylayın. damla sınıriki sabit, ayrı sulu fazın varlığına işaret eden görülebilir kalmalıdır. </li></ol></li><li> Kullanana kadar 4 ° C stok sulu PEG ve DEX faz çözümleri saklayın. Not: Polimer solüsyonları, önceki her bir deney için taze olarak hazırlanmıştır ve depolama, 24 saat içinde kullanılması önerilmektedir. </li></ol> Baskı Kanseri Hücre küremsilerin 2. Hazırlık <ol><li> % 90 -100% konfluent tek tabaka için de (örneğin, MDA-MB-157 göğüs kanseri hücre) kanser hücrelerinin büyütün. MDA-MB-157 hücreleri için, DMEM,% 10 FBS,% 1 glutamin ve% 1 antibiyotik içeren oluşan bir ortamı kullanmaktadır. <ol><li> (Üreticinin protokolüne göre) ve 15 ml konik bir süspansiyon yük hücre ayırma tamponu kullanılarak hasat hücreleri. , 173.3 x g&#39;de 5 dakika için santrifüj süpernatant kaldırmak ve tekrar süspansiyon hücreleri tam büyüme ortamı, 1 ml. </li></ol></li><li> Yük hücreleri bir hemositometrede üzerine ve onları saymak gerekli sayısını hesaplamak içinistenen bir küremsi hücre yoğunluğu için hücre. T75 şişesi içinde yetiştirilen, MDA-MB-157 hücrelerinin konfluent tek tabaka genellikle ~ 7 x 10 6 hücre sağlar. Not:. 1.5 x 10 4 veya MDA-MB-157 hücreleri için daha büyük bir damla hacmi için gerekli hücre yoğunluğu, bir tek küremsi hücre tipine bağlı olacaktır oluşturmak için örneğin 22, bir yoğunluk için 0.3 ul deksmedetomidin faz damla başına önerilir Tek bir sfero oluşumunu sağlamak. </li><li> 173.3 x g&#39;de 5 dakika boyunca ikinci bir kez santrifüj hücreleri ve arzu edilen bir hücre yoğunluğuna kadar süspansiyon konsantre büyüme ortamı, uygun hacimde bunları yeniden süspanse edin. Not: 7 x 10 6 kanser hücreleri hasat edilmiştir, örneğin, bir 0.3 ul deksmedetomidin faz damla 1.5 x 10 4 hücre yoğunluğunun bir küremsi oluşturulması için gerekli olan hücre süspansiyonu, toplam hacmi 140 | il olacaktır. Bununla birlikte bağlı bir sonraki aşamada deksmedetomidin faz çözeltisi ile seyreltme ile, sadece hücreler tekrar süspansiyon hücre kültür ortamı, 70 ul kullanın. </li><li&gt;% 12.8 eşit bir miktarda (w / v) sulu bir DEX fazlı çözelti 1.2 hazırlanan elde edilen hücre süspansiyonu ekleyin. 1.5 x 10 4 hücre yoğunluğu sfero Örneğin, deksmedetomidin fazlı bir çözelti, 70 ul hücre süspansiyonu, 70 ul ilave edilir. </li><li> İyice hücreleri ve deksmedetomidin çözeltisi karıştırma homojen dağılımını sağlamak için bir hücre süspansiyonu karıştırılır. Pipetleme yukarı ve aşağı kabarcık oluşmasmı önlemek üzere yavaşça yapılması gerekmektedir. </li></ol> Eş-kültür küremsi Baskı için 3. Hazırlık <ol><li> Büyüme kanser hücreleri (örneğin, MDA-MB-157 insan meme kanseri hücreleri) ve 90% -100% konfluent tek tabaka destek hücreler (örneğin, insan fibroblastları). (Üreticinin protokolüne göre) bir hücre ayırma tamponu kullanılarak, her hücre türü hasat edilir. <ol><li> Her konik 5 173.3 xg&#39;de dakika ve aspire süpernatant onları santrifüj, 15 ml konik içine her süspansiyon yükleyin. Tam g, 1 ml her bir konik hücreleri tekrarrowth ortamı. Not: Calcein AM (canlı hücre lekesiz) ve nükleer boya (Hoechst) gibi floresan boyalar iki hücre tipleri ayırt etmek için kullanılabilir. </li></ol></li><li> Bir hemasitometre üzerinde ayrı ayrı hücre tipi yükleyin ve ko-kültür sferoitler hücreleri desteklemek için kanser hücrelerinin arzu edilen bir oran için, her hücre türü için gerekli sayısını hesaplamak için say. T75 şişeleri içinde yetiştirilen Konfluent, MDA-MB-157 hücrelerinin tek tabakaları ve fibroblast genellikle, sırası ile, yaklaşık 7 x 10 6 ve ~ 6 x 10 6 hücreleri vermek. </li><li> Iki hücre türünün sayısının istenilen oranı verecek şekilde kanser hücreleri süspansiyonuna hücrelerdeki durdurulması- doğru hacim. Örneğin, 1 fibroblast hücre 50 kanser hücreleri oranı kullanılır. </li><li> Santrifüj, uygun bir hacim içinde 173.3 xg ve tekrar süspansiyon hücreleri, 5 dakika boyunca karıştırılmış bir hücre süspansiyonu ihtiva eden konik sulu deksmedetomidin (w / v) eşit bir büyüme ortamı hacmi ve% 12.8 içeren son yoğunluğuna sonuçlandığı(1.2 hazırlandı) fazlı çözelti. </li><li> Yavaşça süspansiyon homojenliği sağlamak için yukarı ve aşağı ortaya çıkan hücre süspansiyonu pipetle. </li></ol> 96 oyuklu bir plaka içerisine Tümör sferoitlerin 4. Baskı <ol><li> Bir gün önce deneyler için,% 1 kat muamele edilmemiş, yuvarlak dipli 96 oyuklu plakalar, 24 saat boyunca 37 ° C &#39;de (w / v) Pluronik. Bu kaplama, kültür süresi boyunca, hücre yapışmasını önler. </li><li> Süzüldü% 5, 50 ul koyun 96 oyuklu bir plaka (hedef plaka) her bir oyuğuna, sulu PEG faz (a / h). </li><li> Bir pipet kullanarak, hücre süspansiyonu karışımı (aşama 2 veya sırasıyla mono ve ko-kültür, Aşama 3&#39;te hazırlanan) ve 384 oyuklu plakanın bir kolonu (kaynak plaka) ile ilgili de her süspansiyonun 20 ul . </li><li> Sıvı işleyici ve &quot;ev&quot; koordinatlarını kaydetmek için pipet kafa açın. Ardından laboratuar aletlerinin sağlamak için (4.6 aşağıda) önceden tanımlanmış protokol derlemek ve parametreleri doğru tanımlanırly. Bu &quot;güdümlü&quot; bir adım, farklı sıvı işleyicileri için farklı olabilir. Not: protokol akışı, adım-adım aşağıda 4.6 olarak, ne olursa olsun kullanılan robotik sıvı işleyici benzer olacaktır gösterilmiştir; Ancak, programlama arayüzü sayesinde farklı yazılım kullanımı farklı görünebilir. </li><li> Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi sıvı işleyici iş istasyonunda belirlenen pozisyonlarda kaynak plaka, plaka hedef ve pipet ucu kutuları yerleştirin. </li><li> Aşağıdaki adımları içeren protokolü yürütün: <ol><li> Yük istasyonunda (Şekil 1) den pipet uçları (8 ipuçları) karıştırma sıvı işleyici pipet kafasından varil bir sütun. </li><li> Kaynak plaka (Şekil 1), oyuklarında hücre süspansiyonu karıştırılır. Kabarcık oluşumunu önlemek için kuyular hücre süspansiyonu hacmi daha küçük bir karıştırma birimi seçin. </li><li> Boş bir atık ipuçları kutusu (Şekil 1) içine ipuçlarını çıkarın. </li&gt; <li> Yük 10 ul dağıtım pipet uçları ile pipet kafasından varil bir sütun (Şekil 1). </li><li> Her bir kaynağı havalandır pipet içine kaynak plaka hücre süspansiyonunun 0.3 ul (Şekil 1). </li><li> Hedef plakanın bir kolonu (şekil 1) ve kuyu içine bir hücre süspansiyonu koyun. 0.5 mm&#39;lik bir dağıtıcı yüksekliği ve 1&#39;den küçük ul / sn bir dağıtıcı akış hızı kullanın. </li><li> Tüm hedef plakasına kolon-by-kolonu baskı tamamlanana kadar tekrarlayın 4.6.6 ile 4.6.1 adımları. </li></ol></li><li> Dikkatle iş istasyonu yüzeyinden hedef plaka kaldırmak ve CO 2 37 ° C&#39;de nemli inkübatör yerleştirin ve% 5. Hücreleri içeren DEX faz damlalarının bozmamak için kuvöz içine taşırken plaka yatay koruyun. </li><li> Deksmedetomidin faz damla içinde bir küremsi, hücrelerin toplanmasını sağlamak için 24 saat boyunca plaka inkübe edin. </li></ol> &lt;p class = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. Cancer Celi sferoitlerin İlaç Tedavisi Aşağıdaki protokol 4 gün ilaç tedavisi ve diğer tedavi dönemleri için modifiye edilebilir günden sonra 2. taze ilaç ile bir yenileme içerdiğini unutmayın. <ol><li> Görsel olarak, 24 saat sonra, 96 gözlü plakalar içinde küremsi oluşumu teyit edilmiştir. Her sfero küçük ve en büyük çap ortalamasını alarak küremsilerin boyutunun ölçülmesi için görüntü kuyu Gerekirse. </li><li> Önceden tespit edilmiş bir çözünürlük konsantrasyonda üretici tarafından tavsiye edilen bir solvent içinde eritilmesi ile arzu edilen bir ilacın stok çözelti hazırlayın. Örneğin, mi, 2 mg / su içinde sisplatin çözülür. Not: İlaç ışığa duyarlı ise ışıktan ilacın stok solüsyonu koruyun. </li><li> Seri seyreltme tekniği kullanarak, önceki aşamada hazırlanmış olan stok çözeltisinden hücre kültür ortamı ile sulandırılmış ilaç konsantrasyonları hazırlamak. Her bir seyreltme iki kez, istenen konsantrasyon yapılmalıdır. DilKatkı oranları başlangıç ​​stok konsantrasyonuna bağlı olarak değişir ve çalışma konsantrasyonlarını arzu edecektir. </li><li> Her bir oyuğa, önceki aşamada hazırlanan ilaç solüsyonu 50 ul ekle. Bu robot veya manuel pipetleme yapılabilir. Not: her bir ilaç konsantrasyonu, her yuva içinde daha önce 50 ul sulu bir PEG faz ile istenen konsantrasyona devre seyreltilir. <ol><li> Her bir konsantrasyon için, 96-çukurlu bir tablaya (n = 16) iki adet sütun sferoidler kullanın. </li><li> Kontrol kuyuları olarak, sulu bir PEG fazın mevcut 50 ul taze kültür ortamı 50 ul ekle. </li></ol></li><li> Işıksız bir ortamda 37 ° C&#39;de 48 saat% 5 CO2 için ilaç ile sferoidler inkübe edin. </li><li> Inkübasyondan 48 saat sonra, arzu edilen konsantrasyonlarda ilacın taze dilüsyonları hazırlanması ve her bir oyuğa taze ilaç çözeltisinin 50 ul ekleyerek ilaç yeniler. Not: kuyular zaten ilk ilaç t istenen ilaç konsantrasyonu içerirreatment. Seyreltme ortaya çıkar çünkü Bu nedenle, bu yenileme evresinde, her bir konsantrasyonu, arzu edilen bir konsantrasyonda hazırlanır. </li><li> Işıksız bir ortamda 37 ° C&#39;de başka bir 48 saat süre ile ilaç ve% 5 CO2 ile sferoidler inkübe edin. </li></ol> 6. küresellerde hücresel viabileteyi analizi <ol><li> Yenilenen ilaç (örneğin, bir ilaç ile küremsilerin toplam tedavi süresi 4 gün) ile inkübasyondan ve 48 saat sonra iyi kılavuzlarını pipetleme ile bir ortamın toplam hacmini ölçün. Not: Bir kuyuda tipik hacmi 140 ul (küçük bir düşüş buharlaşma nedeniyle oluşur) ~ olduğunu. </li><li> Toplam oyuk hacmi içinde% 10 konsantrasyonda hücre canlılığı reaktifi (örneğin, PrestoBlue) hacminin hesaplayın. Her bir oyuğa Hücre canlılığı reaktifi bu hacim. Not: iyi olarak 140 ul olan bir ortam hacmi ile, 15.6 ul bir hacim de, toplam% 10&#39;luk bir konsantrasyon vermek için gereklidir. Bu hesaplanır9 (140 ul / 9 = 15.6 ul) mevcut medya hacmine bölünmesi. </li><li> Işıksız bir ortamda 37 ° C &#39;de 6 saat süre ile her bir göze ilave hücre canlılığı maddesi ile plaka inkübe edin. </li><li> Bir mikro-plaka okuyucusu içinde plakayı ve sırasıyla 560 nm ve 590 nm&#39;lik eksitasyon ve emisyon dalga boyunda floresan sinyalini okur. </li><li> Aynı muamele şartlarından değerlerinin ortalaması sonra kontrol kuyularının edilene işlenmiş olan gözeneklerden elde floresan sinyali normalize edilmesi ile küremsi hücrelerin yüzde canlılığı hesaplayın. </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>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Sferoidler iyi tümör fizyolojisini ve ilaç etkinliğini anlamak ve anti-kanser ilaç keşfi için yararlı bir araç sağlamak için gerçekçi bir modeli sunuyoruz. Bu tür uygulamalar büyük ölçüde yalnızca standart laboratuar aletlerinin, sıvı taşıma araçları ve tarama ekipmanı gerektirmeyen basit sfero üretimi ve bakım teknikleri yararlanacak. sulu iki-fazlı sistemde açılan faz içinde kendiliğinden agrega kanser hücrelerinin kullanılması verimli üretim ve robotik sıvı işleyicilerle sfero...

Hücre bazlı analizler geliştirme ve yeni bir anti-kanser ilaçların bulunması için önemli bir araç sağlar. 1,2 Tarihsel, kanser hücrelerinin tek tabakalı kültürleri kanser hücrelerinin belirli türlerine karşı aday bileşiklerinin etkinliğini araştırmak üzere istihdam edilmiştir. standart kültür plakaları içinde tek tabakalı kültürler bakım kolaylığı, reaktifler ilave edildikten ticari robotik araçlar ile standart levha uyumluluğu ve kimyasal bileşikler hücresel tepkilerin alt analizi için tarama ekipmanı ile 2D Kültürlerin çekici bir araç kılan en önemli yararlar uyuşturucu testi için. 3 yazık ki, tek tabakalı hücre deneyleri genellikle ilaç geliştirme ve keşif son derece pahalı verme süreci, in vivo bileşiklerin etkinliğini tahmin etmek başarısız. 4,5 ilaç şirketleri ve akademik birimler, sadece ~% 1 önemli yatırım ve çaba rağmen Kanser karşıtı klinik çalışmalarda ilaç onaylanmıştırSon yirmi yıl içinde FDA tarafından. 2B kültürleri ve in vivo olarak kanser hücrelerinin, karmaşık 3 ortamı arasında 6 eşitsizlik tek tabakalı kültürü sistemlerinin önemli bir eksikliktir. 7 Bu nedenle, ortamda tümör hücrelerine karşı Aday bileşiklerin tarama daha yakından benzemektedir 3D tümör çevre roman kemoterapi ilaçlarının gelişimini hızlandırmak olabilir. 8 Kanser hücresi sferoidler, in vitro olarak ilgili bir 3D tümör modeli sunar. 9,10 olan sferoitler hususiyetlerini yapışmayan yüzeylerde ya da dönen bir şişede, sıvı kaplama, mikrofabrike mikro gibi teknikler kullanılarak süspansiyon içinde kanser hücrelerinin kendiliğinden ya da neden olduğu bir montaj ile oluşturan yoğun kümeleri . diziler, mikroakışkanlar ve asılı damla de 11-16 sferoitler geometri ve merkezi bölgeye oksijen, besin ve ilaç bileşiklerinin sınırlı ulaşım dahil olmak üzere katı tümörlerin temel özelliklerini taklit; dolayısıyla, onlar daha yakından uyuşturucu yanıtlayanların yenidentek tabakalı kültürleri ile karşılaştırıldığında katı tümörlerin bir bileşiğe dönüştürülebilir. Bu belirgin yarar rağmen 17-19 sferoidler rutin kanser hücrelerine karşı kimyasal bileşiklerin taranması için kullanılmamaktadır. Piyasada mevcut robotik ve tarama / görüntüleme araçları ile uyumlu bir standart yüksek kapasiteli ortamda üniforma ölçekli spheroidler üreten Zorluk ilaç geliştirme boru hattına sfero kültürünün birleşmesini engellemektedir. Özel malzemeler ve plakalar son zamanlarda bu ihtiyacı gidermek için piyasada mevcut hale gelmiştir rağmen, maliyet düşünceler onların yaygın kullanımını engellemek. Yeni asılı damla platformu ve mikrofabrike mikro-kuyuları kullanmak yüksek verimlilik tutarlı ölçekli spheroidler üretme yeteneği ile iki önemli teknikler. 13,16,20 Ancak, her iki yaklaşım özel plakaları ve imal pahalı ve uç nokta kullanıcılar için sakıncalı olan cihazlar gerektirir temel araştırma merkezleri ve ilaç sanayi, en büyük ef içindeyeni anti-kanser ilaç keşfi için kale yapılır. Damla plakaları asılı bir son tasarımı ile hücre içeren damla istikrar bazı iyileşmelere rağmen, plakanın sadece her delik hala damla yayılması / birleştirilmesi önlemek için kültür sırasında kullanılır. 16 Bu önemli ölçüde deneysel verim azalır. İlaç ilave ve yenileme kılavuzuna veya robotik pipetle zor ve bu plaka konfigürasyonu gibi plaka okuyucu gibi geleneksel tarama donanımları ile kolayca uyumlu olmadığı için sferoidler biyokimyasal analiz için standart bir plaka aktarılır gerekir. 21 Mikro-kuyuları da yumuşak litografi kullanarak imal Kontrollü boyutu sfero üretimine izin. 13,20 Ancak, standart pipet araçları ile bu platformun uyumsuzluk tek bir tedavi durumu tüm sferoitleri açığa farklı ilaç bileşikleri / konsantrasyonları ile bireysel küremsi tedavi önler. Bu nedenle, bu yöntem için uygun değildirçok sayıda bileşik / konsantrasyonları aynı anda test gerektirir akış bileşik taraması. Bu engellerin üstesinden gelmek için, standart 96 oyuklu plakalar içinde sürekli boyutlu kanser hücresi sferoitlerin yüksek verimli üretimi için yeni bir teknik geliştirilmiştir. 22,23 yaklaşım polietilen glikol ile bir polimer sulu bir, iki fazlı bir sistem (ATPS) (dayanır faz oluşturucu polimerler PEG) ve dekstran (Dex). 24 ATPSs son hücre micropatterning sağlamak için yeni bir hücre, biyolojik bir dizi uygulamada kullanılabilir ve son derece sulu ortam içinde hücrelerin biyolojik tepkin maddelerin sağlanmasını lokalize edilmiştir. 25-32 bir oluşturmak küremsi, kanser hücreleri, sulu deksmedetomidin faz ve elde edilen süspansiyon bir alt mikrolitre damla karıştırılır iyi olarak ihtiva eden daldırma sulu PEG faz çözeltisi içine pipetlenir. damlası sfero oluşumunu kolaylaştırmak için daldırma aşaması sınırladığını hücrelerden karışmayan kalır. İthortantly yüksek sulu daldırma aşaması sfero hücrelerine besin sağlar ve ortam osmolalitesinin değişiklikler ve ilaç konsantrasyonlarının dalgalanmalara neden olur başka deneyler için ortak ortam buharlaştırma ile bilinen bir sorun en aza indirir. Bu teknik, küremsi üretim ve yalnızca standart 96 oyuklu plakalar içinde ticari olarak temin edilebilen reaktifler ve pipetleme araçlarını kullanarak ilaç tedavisi sağlar. Önemli bir şekilde, küremsilerin hücresel tepkilerin analizi standart biyokimyasal tahlilleri ve plaka okuyucu kullanarak aynı plakada gerçekleştirilir. Robotik sıvı taşıma yaklaşım ATP ve adaptasyon ile çalışma kolaylığı mono-kültür ve ko-kültür hem de yüksek verim nesil basit bir laboratuar tekniği sferoitlerin yapar. Bu yeni yaklaşım, geliştirilmiş test hacmi ve test bileşiklerin ve Redu artan sayıda maliyet-etkililik (ilaç geliştirme ve keşif süreçlerine kanser hücresi sferoitlerin entegrasyonu yönünde atılmış büyük bir adım olacakCED reaktif tüketimi) ve verimlilik (zaman eller azaltıcı). ATPS yaklaşım kullanılarak 96 oyuklu plakalar içinde kanser hücresi sferoitlerin robot üretimi için ayrıntılı bir protokol, aşağıda tarif edilmiştir. Buna ek olarak, sonuçta elde edilen sferoitlerin ve ticari bir biyokimyasal analizi kullanılarak hücresel tepkilerin alt analizi ilaç tedavisi ayrıntıları sunulmaktadır.

<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.

Robotik sıvı işleyici iş istasyonu. Şekil 1&#39;de gösterildiği pipetleme baş ve bölüm 4.6 sferoidlerinin robotik baskıda kullanılan tüm istasyonlar etiketli edilir. Görüntü ucu kutuları için iki farklı istasyonda (bir karıştırma ipuçları grubu ve hücre süspansiyonu sulu deksmedetomidin faz karışımının / dağıtılmasını emilmesi için ikinci kümesinin) kullanımını göstermektedir. tüm kurulum kısırlık korumak için bir standart biyolojik güvenlik kabini içinde...

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.

İlaç test için bir sulu iki-fazlı bir sistem ile Cancer Celi sferoitlerin Robotik üretimi

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 Görüntüleme.  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.

Sulu İki fazlı sistemler kullanma Hücre Co-kültür desenlendirme

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

Biyomühendislik

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.

Hemiplejik Arms Fonksiyonel Kurtarma için Robotik Ayna Tedavi Sistemi

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.

İmalat ve Organ-on-chip sistemin doğrudan Transendothelial elektrik direncini ölçmek için entegre elektrotlar ile doğrulama

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.

Kimyasal epigenetik değiştiriciler ile hücresel makine yeniden yönlendirerek Gen transkripsiyonu bastırmak

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.

Yüksek üretilen iş kullanımı otomatik Microbioreactor sistemi modeli Igg1 CHO hücrelerdeki imalatı için

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.

Otomatik bir Mikrobioreactor sistemi kullanılarak Çin hamster yumurtlama hücrelerinden bir monoklonal antikor arıtma ve analitik

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.

Akustik Ayırıcı Kullanarak CHO Hasat Edilen Hücre Kültürü Sıvısının Birincil Netleştirilmesi

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.

3D Biyobaskı için Adipoz Türevi Kök Hücre Sferoidlerinin Büyük Ölçekli, Otomatik Üretimi

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

3D Akustik Montaj Cihazı Kullanarak Tek Tip Hücre Sferoidlerinin Ölçeklenebilir Üretimi

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.

Yazar Spotlight: Yüksek Kaliteli 3D Hücre Küresel Kültürü için İskelesiz Akustik Montaj Yönteminin Geliştirilmesi 

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.

Hücre sferoidlerinin seri üretimi için üç boyutlu akustik montaj cihazı

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