Name: analysis of cancer cell invasion and anti-metastatic drug screening using hydrogel micro-chamber array (hmca)-based plates
Uploaded: 2018-10-25T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Cancer Cell Invasion and Anti-metastatic Drug Screening Using Hydrogel Micro-chamber Array HMCA-based Plates at JoVE.com

ويدعم هذا العمل وصية شمعون موشي وجوديث ويسبرودت.

1-همكا لوحة النقش
ملاحظة: يتم وصف العملية الكاملة لتصميم وتصنيع ختم بولي دايمثيل سيلوكسان (PDMS) ولوحة همكا التصوير المستخدمة في هذا البروتوكول بالتفصيل في أعمالنا السابقة المادتين15،16. ختم PDMS (الشكل السلبي) يستخدم للنقش همكا (الشكل الإيجابي) الذ?...

<ol>
	<li>Guan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+metastases:+challenges+and+opportunities.">Cancer metastases: challenges and opportunities.</a> Acta pharmaceutica Sinica. B. 5 (5), 402-418 (2015).</li><li>Sapudom, J., 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+phenotype+of+cancer+cell+invasion+controlled+by+fibril+diameter+and+pore+size+of+3D+collagen+networks.">The phenotype of cancer cell invasion controlled by fibril diameter and pore size of 3D collagen networks.</a> Biomaterials. 52, 367-375 (2015).</li><li>Portillo-Lara, R., Annabi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microengineered+cancer-on-a-chip+platforms+to+study+the+metastatic+microenvironment.">Microengineered cancer-on-a-chip platforms to study the metastatic microenvironment.</a> Lab on a chip. 16 (21), 4063-4081 (2016).</li><li>Gkountela, S., Aceto, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem-like+features+of+cancer+cells+on+their+way+to+metastasis.">Stem-like features of cancer cells on their way to metastasis.</a> Biology Direct. 11 (1), 33 (2016).</li><li>Kramer, N., 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=In+vitro+cell+migration+and+invasion+assays.">In vitro cell migration and invasion assays.</a> Mutation Research/Reviews in Mutation Research. 752 (1), 10-24 (2013).</li><li>Guzman, A., S&#225;nchez Alemany, V., Nguyen, Y., Zhang, C. R., Kaufman, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+3D+in+vitro+metastasis+model+elucidates+differential+invasive+strategies+during+and+after+breaching+basement+membrane.">A novel 3D in vitro metastasis model elucidates differential invasive strategies during and after breaching basement membrane.</a> Biomaterials. 115, 19-29 (2017).</li><li>Lee, E., Song, H. -. H. G., Chen, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimetic+on-a-chip+platforms+for+studying+cancer+metastasis.">Biomimetic on-a-chip platforms for studying cancer metastasis.</a> Current opinion in chemical engineering. 11, 20-27 (2016).</li><li>Mittler, F., Obe&#239;d, P., Rulina, A. V., Haguet, V., Gidrol, X., Balakirev, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Content+Monitoring+of+Drug+Effects+in+a+3D+Spheroid+Model.">High-Content Monitoring of Drug Effects in a 3D Spheroid Model.</a> Frontiers in Oncology. 7, 293 (2017).</li><li>Evensen, N. 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=Development+of+a+High-Throughput+Three-Dimensional+Invasion+Assay+for+Anti-Cancer+Drug+Discovery.">Development of a High-Throughput Three-Dimensional Invasion Assay for Anti-Cancer Drug Discovery.</a> PLoS ONE. 8 (12), e82811 (2013).</li><li>Aw Yong, K. M., Li, Z., Merajver, S. D., Fu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracking+the+tumor+invasion+front+using+long-term+fluidic+tumoroid+culture.">Tracking the tumor invasion front using long-term fluidic tumoroid culture.</a> Scientific Reports. 7 (1), 10784 (2017).</li><li>Mi, 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=Microfluidic+co-culture+system+for+cancer+migratory+analysis+and+anti-metastatic+drugs+screening.">Microfluidic co-culture system for cancer migratory analysis and anti-metastatic drugs screening.</a> Scientific Reports. 6 (1), 35544 (2016).</li><li>Chung, S., Sudo, R., Mack, P. J., Wan, C. -. R., Vickerman, V., Kamm, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+migration+into+scaffolds+under+co-culture+conditions+in+a+microfluidic+platform.">Cell migration into scaffolds under co-culture conditions in a microfluidic platform.</a> Lab on a chip. 9 (2), 269-275 (2009).</li><li>Krakhmal, N. V., Zavyalova, M. V., Denisov, E. V., Vtorushin, S. V., Perelmuter, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+Invasion:+Patterns+and+Mechanisms.">Cancer Invasion: Patterns and Mechanisms.</a> Acta naturae. 7 (2), 17-28 (2015).</li><li>Lintz, M., Mu&#241;oz, A., Reinhart-King, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Mechanics+of+Single+Cell+and+Collective+Migration+of+Tumor+Cells.">The Mechanics of Single Cell and Collective Migration of Tumor Cells.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 139 (2), 21005 (2017).</li><li>Afrimzon, E., 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=Hydrogel+microstructure+live-cell+array+for+multiplexed+analyses+of+cancer+stem+cells,+tumor+heterogeneity+and+differential+drug+response+at+single-element+resolution.">Hydrogel microstructure live-cell array for multiplexed analyses of cancer stem cells, tumor heterogeneity and differential drug response at single-element resolution.</a> Lab on a Chip. 16 (6), 1047-1062 (2016).</li><li>Shafran, 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=Nitric+oxide+is+cytoprotective+to+breast+cancer+spheroids+vulnerable+to+estrogen-induced+apoptosis.">Nitric oxide is cytoprotective to breast cancer spheroids vulnerable to estrogen-induced apoptosis.</a> Oncotarget. 8 (65), 108890-108911 (2017).</li><li>Sato, H., Idiris, A., Miwa, T., Kumagai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfabric+Vessels+for+Embryoid+Body+Formation+and+Rapid+Differentiation+of+Pluripotent+Stem+Cells.">Microfabric Vessels for Embryoid Body Formation and Rapid Differentiation of Pluripotent Stem Cells.</a> Scientific Reports. 6 (1), 31063 (2016).</li><li>Lee, K., 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=Gravity-oriented+microfluidic+device+for+uniform+and+massive+cell+spheroid+formation.">Gravity-oriented microfluidic device for uniform and massive cell spheroid formation.</a> Biomicrofluidics. 6 (1), 14114 (2012).</li><li>Zaretsky, I., 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=Monitoring+the+dynamics+of+primary+T+cell+activation+and+differentiation+using+long+term+live+cell+imaging+in+microwell+arrays.">Monitoring the dynamics of primary T cell activation and differentiation using long term live cell imaging in microwell arrays.</a> Lab on a Chip. 12 (23), 5007 (2012).</li><li>Khan, N., Syed, D. N., Ahmad, N., Mukhtar, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fisetin:+a+dietary+antioxidant+for+health+promotion.">Fisetin: a dietary antioxidant for health promotion.</a> Antioxidants &amp; redox signaling. 19 (2), 151-162 (2013).</li><li>Lee, G. 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=Networked+concave+microwell+arrays+for+constructing+3D+cell+spheroids.">Networked concave microwell arrays for constructing 3D cell spheroids.</a> Biofabrication. 10 (1), 15001 (2017).</li><li>Vinci, M., Box, C., Eccles, S. A. <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+(3D)+tumor+spheroid+invasion+assay.">Three-dimensional (3D) tumor spheroid invasion assay.</a> Journal of visualized experiments: JoVE. (99), e52686 (2015).</li><li>Toh, Y. -. C., Raja, A., Yu, H., van Noort, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+3D+Microfluidic+Model+to+Recapitulate+Cancer+Cell+Migration+and+Invasion.">A 3D Microfluidic Model to Recapitulate Cancer Cell Migration and Invasion.</a> Bioengineering. 5 (2), 29 (2018).</li><li>Sugimoto, M., Kitagawa, Y., Yamada, M., Yajima, Y., Utoh, R., Seki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micropassage-embedding+composite+hydrogel+fibers+enable+quantitative+evaluation+of+cancer+cell+invasion+under+3D+coculture+conditions.">Micropassage-embedding composite hydrogel fibers enable quantitative evaluation of cancer cell invasion under 3D coculture conditions.</a> Lab on a Chip. 18 (9), 1378-1387 (2018).</li><li>Yamamoto, S., Hotta, M. M., Okochi, M., Honda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Vascular+Formed+Endothelial+Cell+Network+on+the+Invasive+Capacity+of+Melanoma+Using+the+In+Vitro+3D+Co-Culture+Patterning+Model.">Effect of Vascular Formed Endothelial Cell Network on the Invasive Capacity of Melanoma Using the In Vitro 3D Co-Culture Patterning Model.</a> PLoS ONE. 9 (7), e103502 (2014).</li><li>Lee, S. -. H., Moon, J. J., West, J. L. <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+micropatterning+of+bioactive+hydrogels+via+two-photon+laser+scanning+photolithography+for+guided+3D+cell+migration.">Three-dimensional micropatterning of bioactive hydrogels via two-photon laser scanning photolithography for guided 3D cell migration.</a> Biomaterials. 29 (20), 2962-2968 (2008).</li><li>Gschwind, A., Zwick, E., Prenzel, N., Leserer, M., Ullrich, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+communication+networks:+epidermal+growth+factor+receptor+transactivation+as+the+paradigm+for+interreceptor+signal+transmission.">Cell communication networks: epidermal growth factor receptor transactivation as the paradigm for interreceptor signal transmission.</a> Oncogene. 20 (13), 1594-1600 (2001).</li><li>Jiang, K., Dong, C., Xu, Y., Wang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic-based+biomimetic+models+for+life+science+research.">Microfluidic-based biomimetic models for life science research.</a> RSC Advances. 6 (32), 26863-26873 (2016).</li><li>Mason, B. N., Starchenko, A., Williams, R. M., Bonassar, L. J., Reinhart-King, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+three-dimensional+collagen+matrix+stiffness+independently+of+collagen+concentration+modulates+endothelial+cell+behavior.">Tuning three-dimensional collagen matrix stiffness independently of collagen concentration modulates endothelial cell behavior.</a> Acta biomaterialia. 9 (1), 4635-4644 (2013).</li><li>Raub, C. B., Putnam, A. J., Tromberg, B. J., George, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+bulk+mechanical+properties+of+cellularized+collagen+gels+using+multiphoton+microscopy.">Predicting bulk mechanical properties of cellularized collagen gels using multiphoton microscopy.</a> Acta Biomaterialia. 6 (12), 4657-4665 (2010).</li><li>Paszek, M. J., 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=Tensional+homeostasis+and+the+malignant+phenotype.">Tensional homeostasis and the malignant phenotype.</a> Cancer Cell. 8 (3), 241-254 (2005).</li><li>Rao, S. S., DeJesus, J., Short, A. R., Otero, J. J., Sarkar, A., Winter, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glioblastoma+Behaviors+in+Three-Dimensional+Collagen-Hyaluronan+Composite+Hydrogels.">Glioblastoma Behaviors in Three-Dimensional Collagen-Hyaluronan Composite Hydrogels.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 5 (19), 9276-9284 (2013).</li><li>Kreger, S. T., Voytik-Harbin, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyaluronan+concentration+within+a+3D+collagen+matrix+modulates+matrix+viscoelasticity,+but+not+fibroblast+response.">Hyaluronan concentration within a 3D collagen matrix modulates matrix viscoelasticity, but not fibroblast response.</a> Matrix Biology. 28 (6), 336-346 (2009).</li><li>Chanmee, T., Ontong, P., Itano, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyaluronan:+A+modulator+of+the+tumor+microenvironment.">Hyaluronan: A modulator of the tumor microenvironment.</a> Cancer Letters. 375 (1), 20-30 (2016).</li><li>Zhao, 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=Modulating+Three-Dimensional+Microenvironment+with+Hyaluronan+of+Different+Molecular+Weights+Alters+Breast+Cancer+Cell+Invasion+Behavior.">Modulating Three-Dimensional Microenvironment with Hyaluronan of Different Molecular Weights Alters Breast Cancer Cell Invasion Behavior.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 9 (11), 9327-9338 (2017).</li><li>Wu, 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=A+novel+role+of+low+molecular+weight+hyaluronan+in+breast+cancer+metastasis.">A novel role of low molecular weight hyaluronan in breast cancer metastasis.</a> The FASEB Journal. 29 (4), 1290-1298 (2015).</li><li>Fisher, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+resistance,+high+molecular+weight+hyaluronic+acid,+and+longevity.">Cancer resistance, high molecular weight hyaluronic acid, and longevity.</a> Journal of cell communication and signaling. 9 (1), 91-92 (2015).</li></ol>

أنه تم توثيقه جيدا أن الكائنات الحية، تتميز بمنظمتهم متعددة الخلايا ثلاثي الأبعاد المعقدة متميزة تماما عن الخلايا أحادي الطبقة 2D استخداماً مثقف، وإذ تشدد على الحاجة الماسة إلى استخدام النماذج الخلوية التي تحاكي الوظائف أفضل وفحص عمليات الحي للمخدرات. ، الماغنيسيوم متعددة الثقافات أورج?...

السرطان الموت تعزى أساسا إلى نشر خلايا المنتشر إلى أماكن بعيدة. الكثير من الجهود في معالجة السرطان التركيز على استهداف أو منع تشكيل المستعمرات المنتشر وتطور المرض المنتشر النظامية1. سرطان الخلية الهجرة خطوة حاسمة في عملية استئصال ورم خبيث، وبالتالي، من البحوث المتعلقة بتتالي غزو السرطان مهم جداً وشرط أساسي لإيجاد العلاجات المضادة المنتشر.
قد تم العثور على استخدام نماذج حيوانية كأدوات لدراسة المرض المنتشر لتكون مكلفة للغاية وليس دائماً ممثلة للورم في البشر. وعلاوة على ذلك، طبولوجيا المكروية خارج الخلية والميكانيكا وتكوينها بشدة يؤثر سرطان الخلية السلوك2. نظراً لطبيعتها في فيفو نماذج عدم القدرة على فصل والسيطرة على هذه المعلمات المحددة التي تسهم في غزو السرطان وورم خبيث، هناك حاجة للمحاكاة البيولوجية يمكن السيطرة عليها في المختبر نماذج.
أجل السرطاني على الأجهزة البعيدة، يجب أن يحمل الخلايا السرطانية السمات المظهرية المهاجرة والغازية التي يمكن أن تكون هدفا للعلاج. ومع ذلك، منذ تقليد نماذج السرطان في المختبر معظم الميزات الفعلية من الأورام الصلبة3، أنها صعبة للغاية لكشف تعمل فسيولوجيا ذات الصلة. وبالإضافة إلى ذلك، عدم تجانس المظهرية التي توجد داخل الورم، يملي الحاجة إلى تحليل الهجرة ورم في القرار عنصر مفرد من أجل اكتشاف العلاجات الموجهة النمط الظاهري، على سبيل المثال، عن طريق استهداف الخلية الشروع في ورم خبيث السكان داخل الأورام غير متجانسة4.
ويجري دراسة حركية الخلية والهجرة الجماعية أساسا في ثقافات أحادي الطبقة من الخلايا الظهارية على الأسطح المستوية متجانسة. هذه النماذج الخلوية التقليدية لسرطان الخلية الهجرة تستند إلى تحليل السكان من الخلايا الفردية الغازية من خلال الأغشية وإدارة المحتوى في المؤسسة مكونات5، ولكن في مثل هذه الأنظمة، لا يمكن أن تكون الاختلافات الجوهرية بين خلايا فردية درس. توليد الماغنيسيوم 3D أما عبر السقالات أو في هياكل صغيرة خالية من السقالة تعتبر متفوقة يعني بدراسة الورم الخلية النمو والسرطان غزو6،،من78. بيد أن معظم النظم 3D ليست مناسبة لتنسيقات عالية الإنتاجية والتفاعل بين الوكالات كروي عادة لا يمكن أن يتحقق منذ الماغنيسيوم فردية منعزلة يتم إنشاؤها في كل الدقيقة، حسنا9. الدراسات الحديثة المتعلقة بهجرة سرطان تستند إلى موائع جزيئية الأجهزة3،10،،من1112، ولكن هذه متطورة موائع جزيئية صعبة لإنتاج أدوات ولا تستخدم لارتفاع الإنتاجية الفحص (HTS) الغازية لمكافحة المخدرات.
اثنين الرئيسية تعمل، الهجرة الخلية الجماعية والفردية، والتي تلعب دوراً في التغلب على الحاجز ECM الخلايا السرطانية وغزو الأنسجة المجاورة، وقد تم إثبات13،14، كل عرض متميزة المورفولوجية الخصائص والآليات البيوكيميائية والجزيئية والوراثية. وباﻹضافة إلى ذلك، لوحظت شكلين لترحيل الخلايا السرطانية، مثل تنتجها الخلايا الليفية واميبيه، في كل النمط الظاهري. منذ على حد سواء، تعمل الغزو وطرق الهجرة، تتحدد أساسا بالخصائص المورفولوجية، هناك حاجة الخلوية نماذج هذا الكشف على أساس تصوير تمكين وفحص جميع أشكال الغزو الورم وتهاجر الخلايا.
والهدف العام للطريقة الحالية تقديم المحاكاة البيولوجية البسيطة واستنساخه 3D في المختبر نظام يستند إلى الخلية لتحليل القدرات الغزو في إعداد كبيرة من السكان من الماغنيسيوم الورم. هنا، نحن نقدم لوحة 6-جيدا التصوير على أساس همكا للبحوث المتعلقة بغزو الورم والعلاج المضادة المنتشر. التكنولوجيا تمكن تشكيل عدد كبير من الماغنيسيوم الورم 3D موحدة (450 كل بئر) في بنية مايكرو-دوائر (MC) المائية. مختلف مكونات ECM تضاف إلى الصفيف كروي لتمكين غزو الخلايا في البيئة المحيطة. ويرصد باستمرار المراقبة القصيرة الأجل والطويلة الأجل لنفس الخلايا الفردية الماغنيسيوم/الغازية عملية الغزو ويسهل توصيف الخصائص المورفولوجية وتلطيخ الفلورسنت واسترجاع الماغنيسيوم محددة عند أي نقطة. منذ الماغنيسيوم عديدة مشاركة مساحة والمتوسطة، من الممكن التفاعل عن طريق الجزيئات القابلة للذوبان بين الماغنيسيوم الفردية وتأثيرها على بعضها البعض. يتم إجراء تحليل صورة شبه تلقائية باستخدام MATLAB شفرة داخلية تمكن من جمع كمية كبيرة من البيانات أسرع وأكثر كفاءة. المنهاج يسهل قياس دقيقة وفورية لخلايا عديدة الماغنيسيوم/الغازية بطريقة فعالة من حيث وقت، السماح بفحص الإنتاجية المتوسطة لغزو لمكافحة المخدرات.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>6 Micro-well Glass Bottom Plates with 14 mm micro-well #1.5 cover glass</td>
			<td>Cellvis</td>
			<td>P06-14-1.5-N</td>
			<td>Commercial glass bottom plates which are used for HMCA embossing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UltraPure Low Melting Point Agarose</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>16520100</td>
			<td>A solution of 6% agarose is warmed up to 80&#176;C before use, a solution of 1% agarose is warmed to 37&#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin EDTA solution B</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>03-052-1A</td>
			<td>Warmed to 37&#176;C before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM medium, high glucose</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>01-055-1A</td>
			<td>Warmed to 37&#176;C before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Special Newborn Calf Serum (NBCS)</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>04-122-1A</td>
			<td>Heat Inactivated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS (10X), no calcium, no magnesium</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>02-023-5A</td>
			<td>Kept on ice before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH, anhydrous</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5881-500G</td>
			<td>Used for the preparation of 1M NaOH solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cultrex Type I collagen from rat tail, 5mg/ml</td>
			<td>Trevigen</td>
			<td>3440-100-01</td>
			<td>Kept on ice before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hyaluronic acid sodium salt</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H5542-10MG</td>
			<td>Kept on ice before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisetin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F505-100MG</td>
			<td>Added to the culture medium, invasion inhibitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DETA/NO</td>
			<td>Enzo Life Sciences</td>
			<td>alx-430-014-m005</td>
			<td>Added to the culture medium, nitric oxide donor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PI</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P4170</td>
			<td>Used at very low concenrtation without the need for washing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dymax 5000-EC UV flood lamp complete system with light shield &#38; Dymax 400 Watt EC power supply</td>
			<td>Dymax Corporation</td>
			<td>PN 39823</td>
			<td>Used for HMCA plate sterilization by UV</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted IX81 microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td>Used for automatic image acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator for microscope</td>
			<td>Life Imaging Services</td>
			<td></td>
			<td>Essential for time lapse experiments with image acquisition, pre adjusted to 37&#176;C, 5% CO2 and keeping a humidified atmosphere</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sub-micron motorized stage type SCAN-IM</td>
			<td>Marzhauser Wetzlar GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Used to predetermine image acquisition areas, for automatic image acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>14-bit, ORCA II C4742-98 cooled camera</td>
			<td>Hamamatsu Photonics</td>
			<td></td>
			<td>Highly sensitive, used for imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescent filter cube for PI detection</td>
			<td>Chroma Technology Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Filter cube specifications: excitation filter 530-550 nm, dichroic mirror 565 nm long pass and emission filter 600-660 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>The Olympus Cell^P operating software</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td>Software used to control microscope, motorized stage, camera and image acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab R2014B analysis software</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td></td>
			<td>Used to develop in house graphic user interface for image analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excel software</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td>Used for data management, calculation, plot creation and statistics</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analysis of cancer cell invasion and anti-metastatic drug screening using hydrogel micro-chamber array (hmca)-based plates

من المعروف أن يسبب 90% فتك السرطان سرطان خبيث. ورم خبيث هو عملية متعددة المراحل الذي يبدأ مع الاختراق/غزو الخلايا السرطانية إلى الأنسجة المجاورة. وهكذا، الغزو خطوة حاسمة في ورم خبيث، مما يجعل الغزو عملية البحث والتطوير المتنقل لمكافحة المخدرات، هامة للغاية. ولمعالجة هذا الطلب، هناك حاجة إلى وضع نماذج ثلاثية الأبعاد في المختبر الذي تقليد الهندسة المعمارية للأورام الصلبة وبهم المكروية أوثق إلى في فيفو الدولة من جهة، ولكن في نفس الوقت يمكن استنساخه وقوية ومناسبة قياسات المحتوى عالية وعالية الغلة. حاليا، معظم غزو فحوصات الانكفاء على التكنولوجيات المتطورة موائع جزيئية وكافية للبحث ولكن ليس لفحص المخدرات كبيرة الحجم. فحوصات أخرى باستخدام الأجهزة المستندة إلى اللوحة مع الماغنيسيوم فردية منعزلة في كل بئر المواد المستهلكة وحجم العينة منخفضة لكل شرط. وهدف البروتوكول الحالي توفير نظام يستند إلى الخلية 3D المحاكاة البيولوجية البسيطة واستنساخه لتحليل القدرات الغزو في إعداد كبيرة من السكان من الماغنيسيوم الورم. قمنا بتطوير نموذج ثلاثي الأبعاد للمقايسة غزو استناداً إلى لوحة التصوير همكا للبحوث المتعلقة بغزو الورم واكتشاف الأدوية المضادة المنتشر. ويتيح هذا الجهاز إنتاج الماغنيسيوم موحدة عديدة كل بئر (حجم العينة عالية كل شرط) محاطة بمكونات إدارة المحتوى في المؤسسة، بينما بشكل مستمر وفي نفس الوقت مراقبة وقياس الماغنيسيوم في القرار عنصر مفرد للمتوسطة فحص الإنتاجية المنتشر لمكافحة المخدرات. هذا المنهاج يرد هنا بإنتاج الماغنيسيوم هيلا و MCF7 لتجسد خلية مفردة والغزو الجماعي. نحن مقارنة تأثير حمض الهيالورونيك المكون إدارة المحتوى في المؤسسة (ها) على قدرة الكولاجين المحيطة الماغنيسيوم الحلة الغازية. وأخيراً، نقدم فيسيتين (غزو المانع) هيلا الماغنيسيوم وأكسيد النيتريك (لا) (غزو المنشط) الماغنيسيوم MCF7. ويتم تحليل النتائج بالبرامج الداخلية التي تمكن من تحليل شبه التلقائي وبسيطة وسريعة مما يسهل فحص المعلمة متعددة.

همكا فريد التصوير لوحة يستخدم للمقايسة غزو من الماغنيسيوم الورم 3D. يتم إجراء فحص كامل، بدءاً بتشكيل كروي وتنتهي بعملية غزو والتلاعب إضافية، ضمن نفس لوحة. تشكيل كروي، خلايا هيلا يتم تحميلها في حوض الصفيف وتسوية في المائية الإشراف بالجاذبية. المائية الإشراف، التي لها خصائ...

Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Cancer Cell Invasion and Anti-metastatic Drug Screening Using Hydrogel Micro-chamber Array HMCA-based Plates at JoVE.com

Analysis of Cancer Cell Invasion and Anti-metastatic Drug Screening Using Hydrogel Micro-chamber Array HMCA-based Plates

صفيحة تصوير على أساس همكا تعرض للغزو مقايسة الأداء. وتيسر هذه اللوحة تشكيل الماغنيسيوم الورم (3D) ثلاثي الأبعاد والقياس من غزو خلايا السرطان في المصفوفة خارج الخلية (ECM). التحديد الكمي المقايسة غزو يتحقق عن طريق تحليل شبه التلقائي.

تحليل لغزو خلايا السرطان والمنتشر لمكافحة المخدرات فحص استخدام صفيف المائية الصغيرة-الدائرة (همكا)-على أساس لوحات

Cancer metastasis is known to cause 90% of cancer lethality. Metastasis is a multistage process which initiates with the penetration/invasion of tumor ...

والهدف من هذا بسيطة استنساخ الحيوية 3D الخلايا المستندة إلى نظام لتسهيل تحليل القدرة الغزو في عدد كبير من السكان من ورم spheroid لمضادات النقيلي فحص المخدرات. الميزة الرئيسية لدينا مجموعة الحجرة الصغيرة هيدروجيل هو أنه يسمح لإنتاج عدد كبير من spheroids موحدة التي تملأ نفس الطائرة التنسيق في البئر. يتم الاحتفاظ موقف spheroid بسبب هيكل مجموعة الحجرة الصغيرة hydrogel حتى بعد إضافة مصفوفة خارج الخلية ، مما يسهل الرصد المستمر الدقيق للسفاويدات وعملية الغزو.وعلاوة على ذلك، يمكن إجراء التوصيف المورفولوجي وتلطيخ الفلورسنت للعديد من الخلايا الشعاعية والخلايا الغازية في الموقع وتحليلها في قرار من عنصر واحد بطريقة فعالة زمنياً. مما يدل على مجموعة الحجرة الصغيرة هيدروجيل ستة بئر تصوير لوحة عملية الإنتاج سيكون ماريا Sobolev من مختبرنا. لإعداد لوحات الصفيف الحجرة الصغيرة الهيدروجيل، سخني أولاً ستة بوليديميثيلسيلوكسيان، أو PDMS، طوابع إلى 70 درجة مئوية، ووضع لوحة ذات ستة بئرات ذات قاع زجاجي على حمام جاف مدفأة مسبقًا إلى 75 درجة مئوية لعدة دقائق.عندما تكون اللوحة دافئة ، صب قطرة 400 ميكرولتر من agarose منخفضة ذوبان ما قبل ساخنة على الجزء السفلي من كل بئر من لوحة ستة حسنا ، ووضع بلطف طابع واحد على كل قطرة. السماح الإعداد لتبرد لمدة خمس إلى 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة، تليها 20 دقيقة في أربع درجات مئوية لجل أجاروز الكامل. عندما تتوطد agarose، قشر بلطف قبالة PDMS من كل بئر، وترك المواد الهلامية agarose منقوشة مع الغرف الصغيرة.بعد السماح لمصباح الأشعة فوق البنفسجية للوصول إلى أعلى كثافة، ضع لوحة منقوشة في نظام المعالجة الخفيفة لمدة ثلاث دقائق، وملء الآبار الكلي معقمة الأشعة فوق البنفسجية مع برنامج تلفزيوني عقيمة. ثم، قم بتغطية اللوحة، ولفها بParparfilm لتخزين أربع درجات مئوية حتى الاستخدام. لتحميل الخلايا، قم بإزالة برنامج تلفزيوني من كل بئر، و قم بتحميل 50 ميكرولترات برفق من الخلايا ذات الأهمية فوق كل صفيف هيدروجيل.بعد السماح للخلايا لتسوية الجاذبية لمدة 15 دقيقة، إضافة بعناية ستة إلى ثمانية aliquots من 500 ميكرولترات من المتوسطة الطازجة إلى حافة القاع البلاستيكي الماكرو جيدا خارج عصابة ومجموعة هيدروجيل. احتضان الخلايا للفترة الزمنية المناسبة في 37 درجة مئوية و 5٪ ثاني أكسيد الكربون مع الرطوبة لتشكيل الزفيرويدات. ثم، نقل spheroids إلى غطاء غطاء للرأس على الجليد لمدة 10 دقائق.عندما يبرد لوحة، العجاف تلميح ماصة على حافة القاع البلاستيك الماكرو جيدا بجوار مجموعة هيدروجيل، وإزالة كل من المتوسطة من جميع أنحاء الصفيف. ثم، إزالة المتوسطة من خزان الصفيف، العجاف تلميح ماصة هلام تحميل على حافة خزان مجموعة بعناية فائقة، مع الحرص على عدم إزعاج الغرف الصغيرة و spheroids. بعد ذلك ، استخدم طرف ماص ناعم مجمد مسبقًا لإضافة اثنين من aliquots من 150 ميكرولترات من خليط الكولاجين من الفائدة على حافة الصفيف واحد في وقت واحد ، وإطلاق الخليط ببطء لتجنب الخلع الكروي.بعد إضافة الجولة الثانية من الكولاجين إلى كل بئر ، ارجع الرغوة إلى الحاضنة لمدة ساعة واحدة للحصول على النخاع الكامل للمصفوفة خارج الخلية. عندما تتوطد المصفوفة، إضافة 400 ميكرولترات من ما قبل warmed 1٪ منخفضة ذوبان agarose على رأس الجل، واحتضان لوحة، مغطاة في درجة حرارة الغرفة، لمدة خمس إلى سبع دقائق، قبل التبريد لمدة دقيقتين في أربع درجات مئوية لgelation agarose. ثم، يميل ماصة على حافة القاع البلاستيك الماكرو جيدا، إضافة بلطف ملليلتر من متوسطة كاملة لكل بئر.لإجراء فحص الغزو، تحميل لوحة صفيف الحجرة الصغيرة hydrogel على مرحلة المجهر المقلوب الآلية مجهزة حاضنة 37 درجة مئوية و 5٪ من ثاني أكسيد الكربون مع الغلاف الجوي المرطب، واستخدام هدف أربعة أو 10x لتحديد ما قبل المواقف للحصول على صورة في كل بئر بحيث سيتم تقييم منطقة الصفيف بأكملها. ثم، الحصول على صور المجال الساطع كل ساعتين إلى أربع ساعات لما مجموعه 24 إلى 72 ساعة لتتبع غزو الخلية من الجسم spheroid إلى المصفوفة خارج الخلية المحيطة. في نهاية الحصول على الصورة، قم بتصدير الصور الفاصلة زمنياً من برنامج الحصول على الصور لحفظها في تنسيق ملف صورة معلّم إلى مجلد مخصص.بعد ذلك، افتح واجهة مستخدم الرسومات، ثم انقر فوق تحميل حقل مشرق. ضبط معلمات التجزئة للصورة لتحقيق تجزئة دقيقة من spheroids ومناطق الغزو الخاصة بهم، وانقر فوق منطقة من تجزئة الفائدة لإنشاء حد حول كل spheroid. إذا كان التقسيم التلقائي غير صحيح، اضغط Delete أو Add، وقم بإجراء التصحيحات المناسبة يدوياً.انقر فوق تعقب لترقيم spheroids في كل من الصور الفاصل الزمني. ثم انقر فوق قياس لإنشاء جدول بيانات يتضمن كافة المعلمات، ثم احفظ جدول البيانات بتنسيق مناسب لمعالجة البيانات والتحليل الإحصائي. لدراسة تأثير حمض الهيالورونيك على عملية الغزو الطورئي التلقائي HeLa ، في هذه التجربة ، تم تغطية الزفويد التي بلغت يومين مع الكولاجين ومحلول خليط حمض الهيالورونية ومقارنتها مع الزفويد التي نضجت لمدة يومين مغطاة بمحلول الكولاجين وحده.بعد 50 ساعة من الحضانة، أظهر الزاويين المدمجة في الكولاجين وحمض الهيالورونية تشتت الخلايا السفلي في المصفوفة الخارجية الخلية المحيطة مقارنة بالزاويات المضمنة في الكولاجين وحده. في الواقع، تحليل حركية منطقة الغزو مع مرور الوقت ل99 spheroids في قرار واحد spheroid يشير بوضوح إلى أن إضافة حمض الهيالوروقية إلى الكولاجين يمنع تشتت الخلايا من spheroid، مما يؤدي إلى مناطق الغزو أصغر. علاج ثقافة الهيلا spheroid مع الفلافونويد النشط بيولوجيا مع خصائص السياتو والميغراتاتاتيكية لمدة 24 ساعة النتائج في تشتت الخلايا المثبطة حول spheroids مقارنة مع غير المعالجة HeLa spheroids.في الواقع ، كشف تحليل مناطق الغزو من 488 spheroids في نهاية التجربة تثبيط كبير بعد العلاج مع أقل من 10 ميكرومولار من الدواء. بسبب انخفاض خصائص المرفق الهيدروجيل، وهذه التكنولوجيا غرفة صغيرة القائمة على تسهيل تشكيل spheroid حتى في حالات عدد قليل جدا من الخلايا. هذه ميزة خاصة في قيمة محدودة السرطان الجذعية مثل أو المريض المستمدة من عينات الخلايا الأولية.وتتيح لوحة التصوير في الحجرة الصغرى الهيدروجيل تحليل الموقع المكاني الدقيق للزوافير خلال التجارب الطويلة الأجل لتقييم عملية الغزو على مستوى عنصر واحد وتوفر درجة عالية من المتانة الإحصائية والدقة. وتشمل التطبيقات المستقبلية لهذه المنهجية جنبا إلى جنب زراعة الخلايا المتعددة من الخلايا الورم والخلايا السترومال في مناطق مختلفة داخل بئر الماكرو واسترجاع spheroids الفردية للتحليل الجزيئي المصب.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Analysis of Cancer Cell Invasion and Anti-metastatic Drug Screening Using Hydrogel Micro-chamber Array (HMCA)-based Plates

Utilizing Functional Genomics Screening to Identify Potentially Novel Drug Targets in Cancer Cell Spheroid Cultures

الاستفادة من علم الجينوم وظيفية الفرز لتحديد أهداف المخدرات رواية يحتمل في الثقافات كروي الخلية السرطانية

The identification of functional driver events in cancer is central to furthering our understanding of cancer biology and indispensable for the discovery ...

A Model for Perineural Invasion in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma

نموذج للمحيط بالعصب الغزو في الرأس والرقبة قشري سرطان الخلايا

Perineural invasion (PNI) is found in approximately 40% of head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC). Despite multimodal treatment with surgery, ...

Generation of High-Throughput Three-Dimensional Tumor Spheroids for Drug Screening

جيل الماغنيسيوم الفائق الورم ثلاثية الأبعاد لفحص المخدرات

Cancer cells have routinely been cultured in two dimensions (2D) on a plastic surface. This technique, however, lacks the true environment a tumor mass is ...

Live-Cell Imaging Assays to Study Glioblastoma Brain Tumor Stem Cell Migration and Invasion

فحوصات التصوير خلية يعيش بدراسة الدماغ جليوبلاستوما ورم الخلايا الجذعية الهجرة والغزو

Glioblastoma (GBM) is an aggressive brain tumor that is poorly controlled with the currently available treatment options. Key features of GBMs include ...

3-D Cell Culture System for Studying Invasion and Evaluating Therapeutics in Bladder Cancer

نظام الثقافة خلية ثلاثية الأبعاد لدراسة الغزو وتقييم المداواة في سرطان المثانة

Bladder cancer is a significant health problem. It is estimated that more than 16,000 people will die this year in the United States from bladder cancer. ...

A Simple Migration/Invasion Workflow Using an Automated Live-cell Imager

سير عمل بسيطة هجرة/غزو تصوير خلية يعيش الآلي باستخدام

Cancer cell mobility is crucial for the initiation of metastasis. Therefore, investigation of the cell movement and invasive capacity is of great ...

Drug Screening of Primary Patient Derived Tumor Xenografts in Zebrafish

فحص المخدرات للمريض الأولي المشتقة الورم Xenografts في حمار وحشي

Patient derived xenograft models are critical in defining how different cancers respond to drug treatment in an in vivo system. Mouse models are the ...

Impedance-based Real-time Measurement of Cancer Cell Migration and Invasion

المعاوقة القائمة على قياس في الوقت الحقيقي من هجرة الخلايا السرطانية والغزو

Cancer arises due to uncontrolled proliferation of cells initiated by genetic instability, mutations, and environmental and other stress factors. These ...

Evaluating Cell Death Using Cell-Free Supernatant of Probiotics in Three-Dimensional Spheroid Cultures of Colorectal Cancer Cells

تقييم موت الخلية باستخدام الخلايا الخالية من البروبيوتيك في الثقافات الكروية ثلاثية الأبعاد للخلايا السرطانية القولون والمستقيم

This manuscript describes a protocol to evaluate cancer cell deaths in three dimensional (3D) spheroids of multicellular types of cancer cells using ...

Monitoring Cancer Cell Invasion and T-Cell Cytotoxicity in 3D Culture

رصد غزو الخلايا السرطانية والسمية الخلوية للخلايا T-Cell في الثقافة ثلاثية الأبعاد

Significant progress has been made in treating cancer with immunotherapy, although a large number of cancers remain resistant to treatment. A limited ...