Name: modeling the effects of hemodynamic stress on circulating tumor cells using a syringe and needle
Uploaded: 2021-04-27T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Modeling the Effects of Hemodynamic Stress on Circulating Tumor Cells using a Syringe and Needle at JoVE.com

تم دعم تطوير النموذج الذي تم إظهاره هنا من خلال منحة وزارة التنمية W81XWH-12-1-0163 ، وتمنح المعاهد القومية للصحة R21 CA179981 و R21 CA196202 ، وصندوق أبحاث Sato Metastasis.

1. إعداد الخلية
<ol><li>حرر الخلايا من طبق زراعة الأنسجة عند التقاء 70-90٪ باتباع الإرشادات الموصى بها لخط الخلية قيد الاستخدام.<ol>
<li>على سبيل المثال، يستنشق متوسط النمو لخلايا PC-3، ويغسل طبق 10 سم من الخلايا مع 5 مل من المالحة الخالية من الكالسيوم والمغنيسيوم الفوسفات المخزنة (PBS).</li>
		<li>يستنشق بر?...

<ol>
	<li>Dillek&#229;s, H., Rogers, M. S., Straume, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+90%+of+deaths+from+cancer+caused+by+metastases.">Are 90% of deaths from cancer caused by metastases.</a> Cancer medicine. 8 (12), 5574-5576 (2019).</li><li>Hanahan, D., Weinberg, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hallmarks+of+cancer:+the+next+generation.">Hallmarks of cancer: the next generation.</a> Cell. 144 (5), 646-674 (2011).</li><li>Strilic, B., Offermanns, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intravascular+survival+and+extravasation+of+tumor+cells.">Intravascular survival and extravasation of tumor cells.</a> Cancer Cell. 32 (3), 282-293 (2017).</li><li>Labelle, M., Hynes, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+initial+hours+of+metastasis:+the+importance+of+cooperative+host-tumor+cell+interactions+during+hematogenous+dissemination.">The initial hours of metastasis: the importance of cooperative host-tumor cell interactions during hematogenous dissemination.</a> Cancer Discovery. 2 (12), 1091-1099 (2012).</li><li>Krog, B. L., Henry, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanics+of+the+circulating+tumor+cell+microenvironment.">Biomechanics of the circulating tumor cell microenvironment.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 1092, 209-233 (2018).</li><li>Weiss, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metastatic+inefficiency.">Metastatic inefficiency.</a> Advances in Cancer Research. 54, 159-211 (1990).</li><li>Zeidman, I., Mc, C. M., Coman, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+affecting+the+number+of+tumor+metastases;+experiments+with+a+transplantable+mouse+tumor.">Factors affecting the number of tumor metastases; experiments with a transplantable mouse tumor.</a> Cancer Research. 10 (6), 357-359 (1950).</li><li>Fidler, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metastasis:+quantitative+analysis+of+distribution+and+fate+of+tumor+embolilabeled+with+125+I-5-iodo-2'-deoxyuridine.">Metastasis: quantitative analysis of distribution and fate of tumor embolilabeled with 125 I-5-iodo-2'-deoxyuridine.</a> Journal of the National Cancer Institute. 45 (4), 773-782 (1970).</li><li>Cameron, M. D., 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=Temporal+progression+of+metastasis+in+lung:+cell+survival,+dormancy,+and+location+dependence+of+metastatic+inefficiency.">Temporal progression of metastasis in lung: cell survival, dormancy, and location dependence of metastatic inefficiency.</a> Cancer Research. 60 (9), 2541-2546 (2000).</li><li>Luzzi, K. 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=Multistep+nature+of+metastatic+inefficiency:+dormancy+of+solitary+cells+after+successful+extravasation+and+limited+survival+of+early+micrometastases.">Multistep nature of metastatic inefficiency: dormancy of solitary cells after successful extravasation and limited survival of early micrometastases.</a> American Journal of Pathology. 153 (3), 865-873 (1998).</li><li>Kienast, 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=Real-time+imaging+reveals+the+single+steps+of+brain+metastasis+formation.">Real-time imaging reveals the single steps of brain metastasis formation.</a> Nature Medicine. 16 (1), 116-122 (2010).</li><li>Takagi, 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=Analysis+of+the+circulating+tumor+cell+capture+ability+of+a+slit+filter-based+method+in+comparison+to+a+selection-free+method+in+multiple+cancer+types.">Analysis of the circulating tumor cell capture ability of a slit filter-based method in comparison to a selection-free method in multiple cancer types.</a> International journal of molecular sciences. 21 (23), 9031 (2020).</li><li>Scott, J., Kuhn, P., Anderson, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unifying+metastasis--integrating+intravasation,+circulation+and+end-organ+colonization.">Unifying metastasis--integrating intravasation, circulation and end-organ colonization.</a> Nature Reviews Cancer. 12 (7), 445-446 (2012).</li><li>Wirtz, D., Konstantopoulos, K., Searson, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physics+of+cancer:+the+role+of+physical+interactions+and+mechanical+forces+in+metastasis.">The physics of cancer: the role of physical interactions and mechanical forces in metastasis.</a> Nature Reviews Cancer. 11 (7), 512-522 (2011).</li><li>Barnes, J. M., Nauseef, J. T., Henry, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resistance+to+fluid+shear+stress+is+a+conserved+biophysical+property+of+malignant+cells.">Resistance to fluid shear stress is a conserved biophysical property of malignant cells.</a> PLoS One. 7 (12), 50973 (2012).</li><li>Malek, A. M., Alper, S. L., Izumo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamic+shear+stress+and+its+role+in+atherosclerosis.">Hemodynamic shear stress and its role in atherosclerosis.</a> JAMA. 282 (21), 2035-2042 (1999).</li><li>Brass, L. F., Diamond, 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=Transport+physics+and+biorheology+in+the+setting+of+hemostasis+and+thrombosis.">Transport physics and biorheology in the setting of hemostasis and thrombosis.</a> Journal of Thrombosis and Haemostasis. 14 (5), 906-917 (2016).</li><li>Stein, P. D., Sabbah, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turbulent+blood+flow+in+the+ascending+aorta+of+humans+with+normal+and+diseased+aortic+valves.">Turbulent blood flow in the ascending aorta of humans with normal and diseased aortic valves.</a> Circulation Research. 39 (1), 58-65 (1976).</li><li>Strony, J., Beaudoin, A., Brands, D., Adelman, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+shear+stress+and+hemodynamic+factors+in+a+model+of+coronary+artery+stenosis+and+thrombosis.">Analysis of shear stress and hemodynamic factors in a model of coronary artery stenosis and thrombosis.</a> The American Journal of Physiology. 265 (5), 1787-1796 (1993).</li><li>Chalmers, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixing,+aeration+and+cell+damage,+30++years+later:+what+we+learned,+how+it+affected+the+cell+culture+industry+and+what+we+would+like+to+know+more+about.">Mixing, aeration and cell damage, 30+ years later: what we learned, how it affected the cell culture industry and what we would like to know more about.</a> Current Opinion in Chemical Engineering. 10, 94-102 (2015).</li><li>Vennin, 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=Trsient+tissue+priming+via+ROCK+inhibition+uncouples+pancreatic+cancer+progression,+sensitivity+to+chemotherapy,+and+metastasis.">Trsient tissue priming via ROCK inhibition uncouples pancreatic cancer progression, sensitivity to chemotherapy, and metastasis.</a> Science Translational Medicine. 9 (384), 126 (2017).</li><li>Mitchell, 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=Lamin+A/C+deficiency+reduces+circulating+tumor+cell+resistance+to+fluid+shear+stress.">Lamin A/C deficiency reduces circulating tumor cell resistance to fluid shear stress.</a> American Journal of Physiology: Cell Physiology. 309 (11), 736-746 (2015).</li><li>Ortiz-Otero, 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=Cancer+associated+fibroblasts+confer+shear+resistance+to+circulating+tumor+cells+during+prostate+cancer+metastatic+progression.">Cancer associated fibroblasts confer shear resistance to circulating tumor cells during prostate cancer metastatic progression.</a> Oncotarget. 11 (12), 1037-1050 (2020).</li><li>Moose, D. L., 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=Cancer+cells+resist+mechanical+destruction+in+circulation+via+RhoA/actomyosin-dependent+mechano-adaptation.">Cancer cells resist mechanical destruction in circulation via RhoA/actomyosin-dependent mechano-adaptation.</a> Cell Reports. 30 (11), 3864-3874 (2020).</li><li>Miller, B. E., Miller, F. R., Wilburn, D. J., Heppner, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+tumour+cell+composition+in+tumours+composed+of+paired+mixtures+of+mammary+tumour+cell+lines.">Analysis of tumour cell composition in tumours composed of paired mixtures of mammary tumour cell lines.</a> British Journal of Cancer. 56 (5), 561-569 (1987).</li><li>Aslakson, C. J., Miller, F. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+events+in+the+metastatic+process+defined+by+analysis+of+the+sequential+dissemination+of+subpopulations+of+a+mouse+mammary+tumor.">Selective events in the metastatic process defined by analysis of the sequential dissemination of subpopulations of a mouse mammary tumor.</a> Cancer Research. 52 (6), 1399 (1992).</li><li>Chivukula, V. K., Krog, B. L., Nauseef, J. T., Henry, M. D., Vigmostad, 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=Alterations+in+cancer+cell+mechanical+properties+after+fluid+shear+stress+exposure:+a+micropipette+aspiration+study.">Alterations in cancer cell mechanical properties after fluid shear stress exposure: a micropipette aspiration study.</a> Cell Health Cytoskeleton. 7, 25-35 (2015).</li><li>Gensbittel, V., 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=Mechanical+adaptability+of+tumor+cells+in+metastasis.">Mechanical adaptability of tumor cells in metastasis.</a> Developmental Cell. 56 (2), 164-179 (2021).</li><li>O'Leary, B. R., 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=Pharmacological+ascorbate+inhibits+pancreatic+cancer+metastases+via+a+peroxide-mediated+mechanism.">Pharmacological ascorbate inhibits pancreatic cancer metastases via a peroxide-mediated mechanism.</a> Scientific Reports. 10 (1), 17649 (2020).</li><li>Williams, A. R., Hughes, D. E., Nyborg, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemolysis+near+a+transversely+oscillating+wire.">Hemolysis near a transversely oscillating wire.</a> Science. 169 (3948), 871-873 (1970).</li><li>Rooney, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemolysis+near+an+ultrasonically+pulsating+gas+bubble.">Hemolysis near an ultrasonically pulsating gas bubble.</a> Science. 169 (3948), 869-871 (1970).</li><li>Connolly, S., McGourty, K., Newport, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+in+vitro+inertial+positions+and+viability+of+cells+in+suspension+under+different+in+vivo+flow+conditions.">The in vitro inertial positions and viability of cells in suspension under different in vivo flow conditions.</a> Scientific Reports. 10 (1), 1711 (2020).</li><li>Brooks, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biorheology+of+tumor+cells.">The biorheology of tumor cells.</a> Biorheology. 21 (1-2), 85-91 (1984).</li><li>Triantafillu, U. L., Park, S., Klaassen, N. L., Raddatz, A. D., Kim, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+shear+stress+induces+cancer+stem+cell-like+phenotype+in+MCF7+breast+cancer+cell+line+without+inducing+epithelial+to+mesenchymal+transition.">Fluid shear stress induces cancer stem cell-like phenotype in MCF7 breast cancer cell line without inducing epithelial to mesenchymal transition.</a> Internation Journal of Oncology. 50 (3), 993-1001 (2017).</li><li>Fan, R., 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=Circulatory+shear+flow+alters+the+viability+and+proliferation+of+circulating+colon+cancer+cells.">Circulatory shear flow alters the viability and proliferation of circulating colon cancer cells.</a> Scientific Reports. 6, 27073 (2016).</li><li>Fu, 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=High+expression+of+MnSOD+promotes+survival+of+circulating+breast+cancer+cells+and+increases+their+resistance+to+doxorubicin.">High expression of MnSOD promotes survival of circulating breast cancer cells and increases their resistance to doxorubicin.</a> Oncotarget. 7 (31), 50239-50257 (2016).</li><li>Li, 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=Shear+stress+promotes+anoikis+resistance+of+cancer+cells+via+caveolin-1-dependent+extrinsic+and+intrinsic+apoptotic+pathways.">Shear stress promotes anoikis resistance of cancer cells via caveolin-1-dependent extrinsic and intrinsic apoptotic pathways.</a> Journal of Cellular Physiology. 234 (4), 3730-3743 (2019).</li><li>Xin, 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=Mechanics+and+actomyosin-dependent+survival/chemoresistance+of+suspended+tumor+cells+in+shear+flow.">Mechanics and actomyosin-dependent survival/chemoresistance of suspended tumor cells in shear flow.</a> Biophysical Journal. 116 (10), 1803-1814 (2019).</li></ol>

توضح هذه الورقة تطبيق FSS على الخلايا السرطانية المعلقة باستخدام حقنة وإبرة. باستخدام هذا النموذج، وقد ثبت أن الخلايا السرطانية لتكون أكثر مقاومة لنبضات وجيزة من FSS عالية المستوى بالنسبة للخلايا الظهارية غير المحولة15،22،24. وعلاوة على ذلك،...

الانبثاث ، أو انتشار السرطان خارج موقع الورم الأولي ، هو عامل رئيسي وراء وفيات السرطان1. خلال الانبثاث ، تستخدم الخلايا السرطانية نظام الدورة الدموية كطريق سريع لنشره في المواقع البعيدة في جميع أنحاء الجسم2،3. بينما في الطريق إلى هذه المواقع, الخلايا السرطانية المتداولة (CTCs) موجودة داخل البيئة الدقيقة السائل الديناميكي على عكس ذلك من الورم الأساسي الأصلي3,4,5. وقد اقترح أن هذه البيئة الدقيقة السائل هو واحد من العديد من الحواجز التي تحول دون الانبثاث4. هناك اتفاق واسع في مفهوم عدم الكفاءة النقيلي، أي أن معظم CTCs دخول الدورة الدموية إما يهلك أو لا تشكل مستعمرات النقيليالمنتجة 6،7،8. غير أن السبب في عدم كفاءة الانبثاث من منظور فرادى لجنة مكافحة الإرهاب أقل يقينا ولا يزال مجالا نشطا للتحقيق. يتم فصل CTCs من مصفوفة خارج الخلية ، وحرمانها من عوامل النمو القابلة للذوبان والبقاء على قيد الحياة التي قد تكون موجودة في الورم الأساسي ، وتتعرض للجهاز المناعي والقوى الدموية بطريقة مختلفة كثيرا عن الورم الأساسي4. وقد يسهم كل عامل من هذه العوامل في ضعف بقاء البلدان المحوسبة، ولكن مساهماتها النسبية غير واضحة. تتناول هذه الورقة مسألة كيفية تأثير القوى الديناميكية الدموية على مركبات الكربون الكلورية فلورية.
إن دراسة آثار القوى الديناميكية الدموية على مركبات الكربون الكلورية فلورية أمر صعب للغاية. حاليا، لا توجد أنظمة هندسية في المختبر التي يمكن أن تكرر كامل ديناميات الصدغية (القلب إلى الشعيرات الدموية) والخصائص الريولوجية للنظام الأوعية الدموية البشرية. وعلاوة على ذلك، فإن كيفية تجربة أجهزة مكافحة الإرهاب لنظام الدورة الدموية ليست واضحة تماما. تشير الأدلة التجريبية إلى أن معظم الخلايا السرطانية لا تدور باستمرار مثل خلايا الدم. بدلا من ذلك ، نظرا لحجمها الكبير نسبيا (10-20 ميكرومتر في القطر) ، تصبح معظم CTCs محاصرة في أسرة شعرية (قطرها 6-8 ميكرومتر) لأطوال زمنية متغيرة (ق إلى أيام) حيث قد تموت أو تتغلغل أو يتم إزاحتها إلى السرير الشعري التالي8و9و 10و11. ومع ذلك، هناك بعض الأدلة على أن حجم لجنة مكافحة الإرهاب قد يكون أكثر تغايرا في الجسم الحي، وأن أصغر CTCs يمكن الكشف عنها12. لذلك ، استنادا إلى المسافة وسرعة تدفق الدم ، قد تدور CTCs بحرية فقط لبضع ثوان بين فترات الفخ هذه ، على الرغم من أن الوصف الكمي لهذا السلوك يفتقر إلى13.
وعلاوة على ذلك، اعتمادا على المكان الذي تدخل فيه CTCs الدورة الدموية، فإنها قد تمر عبر أسرة شعرية متعددة في الرئة وغيرها من المواقع الطرفية وعبر القلب الأيمن والأيساري قبل الوصول إلى وجهتها النهائية. على طول الطريق، تتعرض CTCs لضغوط ديناميكية دموية مختلفة بما في ذلك إجهاد القص السائل (FSS)، والقوى الضاغطة أثناء فخها في الدوران الدقيق، وربما، قوى الجر في ظل ظروف قد تظهر فيها مثل الكريات البيض المتداول على طول جدران الأوعية الدموية14. وبالتالي، فإن القدرة على نمذجة الدورة الدموية وفهم سلوك لجنة مكافحة الإرهاب على غرار محدودة. وبسبب هذا عدم اليقين، ينبغي التحقق من صحة أي نتائج من أنظمة النموذج المختبري في كائن فقري تجريبي، وفي نهاية المطاف، في مرضى السرطان.
مع المحاذير المذكورة أعلاه، توضح هذه الورقة نموذجا بسيطا نسبيا لتطبيق FSS على الخلايا المعلقة للتحقيق في آثار FSS على CTCs الموصوفة لأول مرة في عام 201215. تنتج FSS عن احتكاك تدفق الدم ضد جدار السفينة ، والذي ينتج تدرج سرعة مكافئة في ظل ظروف تدفق صفح في الأوعية الأكبر. تواجه الخلايا مستويات أعلى من FSS بالقرب من جدران الأوعية ومستويات أقل بالقرب من مركز الأوعية الدموية. تؤثر لزوجة السوائل ومعدل التدفق وأبعاد القناة التي يحدث من خلالها التدفق على FSS ، كما هو موضح في معادلة Hagen-Poiseuille. وهذا ينطبق على تدفق الدم يتصرف سوائل النيوتونية، ولكن لا يحمل لميكروسيرانج. يتراوح FSS الفسيولوجية على عدة أوامر من الحجم مع أدنى المستويات في اللمفاويات (<1 dyn/cm2)وأعلى في المناطق المحيطة صمامات القلب واللويحات تصلب الشرايين (>500 dyn/cm2)5. متوسط جدار القص الإجهاد في الشرايين هو 10-70 دين / سم2 و 1-6 dyn/cm2 في الأوردة16،17.
في القلب، قد تتعرض الخلايا لتدفقات مضطربة حول منشورات صمام حيث عالية المستوى جدا، ولكن قصيرة الأجل جدا FSS قد تكون من ذوي الخبرة18،19. على الرغم من أن مجال المعالجة الحيوية قد درس منذ فترة طويلة آثار FSS على خلايا الثدييات في التعليق ، قد تكون هذه المعلومات ذات قيمة محدودة لفهم آثار FSS على CTCs لأنها تركز بشكل عام على مستويات أقل بكثير من FSS المطبقة على مدى فترة طويلة20. كما هو موضح أدناه، وذلك باستخدام حقنة وإبرة، يمكن للمرء تطبيق عالية نسبيا (عشرات إلى آلاف dyn/cm2) FSS لمدة قصيرة نسبيا (مللي ثانية) إلى تعليق الخلية. منذ الوصف الأولي لهذا النموذج15, وقد استخدمت آخرين لدراسة آثار FSS على الخلايا السرطانية21,22,23. يمكن تطبيق "نبضات" متعددة من FSS على تعليق الخلايا في فترة قصيرة من الزمن لتسهيل التحليلات التجريبية في المصب. على سبيل المثال، يمكن استخدام هذا النموذج لقياس قدرة الخلايا على مقاومة التدمير الميكانيكي من قبل FSS عن طريق قياس صلاحية الخلية كدالة لعدد البقول المطبقة. بدلا من ذلك، يمكن استكشاف آثار التعرض ل FSS على بيولوجيا الخلايا السرطانية عن طريق جمع الخلايا لمجموعة متنوعة من التحليلات المصب. الأهم من ذلك، يتم حجز جزء من تعليق الخلية كتحكم ثابت لمقارنة آثار FSS من تلك التي قد تكون مرتبطة بانفصال الخلية والوقت الذي يحتفظ به في التعليق.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.25% Trypsin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25200-056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>14 mL round bottom tubes</td>
			<td>Falcon - Corning</td>
			<td>352059</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 G 1/2&#34; Needle</td>
			<td>BD</td>
			<td>305106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>309646</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well black bottom plate</td>
			<td>Costar - Corning</td>
			<td>3915</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bioluminescence detector</td>
			<td>AMI</td>
			<td>AMI HTX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA, Fraction V</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>10735086001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Titer Blue</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G8081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>crystal violet</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C0775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-luciferin</td>
			<td>GoldBio</td>
			<td>D-LUCK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11965-092</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>Atlanta Biologicals</td>
			<td>S11150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10010023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate Reader</td>
			<td>BioTek</td>
			<td>Synergy HT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Azide (NaN3)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S2002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>70-3005</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

modeling the effects of hemodynamic stress on circulating tumor cells using a syringe and needle

أثناء الانبثاث ، والخلايا السرطانية من الأنسجة الصلبة ، بما في ذلك الظهارة ، والوصول إلى الدورة الدموية اللمفاوية والهيماتوجينية حيث يتعرضون للإجهاد الميكانيكي بسبب تدفق الدم. واحدة من هذه الضغوط أن الخلايا السرطانية المتداولة (CTCs) تجربة الإجهاد القص السوائل (FSS). في حين أن الخلايا السرطانية قد تواجه مستويات منخفضة من FSS داخل الورم بسبب التدفق الخلالي ، تتعرض CTCs ، دون ارتباط مصفوفة خارج الخلية ، لمستويات أعلى بكثير من FSS. من الناحية الفسيولوجية ، يتراوح FSS على 3-4 أوامر من الحجم ، مع مستويات منخفضة موجودة في اللمفاويات (<1 dyne / cm2)وأعلى المستويات موجودة لفترة وجيزة مع مرور الخلايا عبر القلب وحول صمامات القلب (>500 dynes / cm2). هناك عدد قليل من النماذج في المختبر مصممة لنموذج نطاقات مختلفة من الإجهاد القص الفسيولوجية على أطر زمنية مختلفة. تصف هذه الورقة نموذجا للتحقيق في عواقب نبضات قصيرة (مللي ثانية) من FSS عالية المستوى على بيولوجيا الخلايا السرطانية باستخدام حقنة بسيطة ونظام إبرة.

وقد ثبت سابقا مقاومة مرتفعة للتدمير الميكانيكي الناجم عن FSS ليكون النمط الظاهري المحفوظة عبر خطوط الخلايا السرطانية متعددة والخلايا السرطانية معزولة حديثا من الأورام بالنسبة للخلية الظهارية غير المحولة المقارنة15،24. هنا، تم اختبار خطوط خلايا سرطانية إضاف...

Watch this Scientific Journal Video about Modeling the Effects of Hemodynamic Stress on Circulating Tumor Cells using a Syringe and Needle at JoVE.com

Modeling the Effects of Hemodynamic Stress on Circulating Tumor Cells using a Syringe and Needle

هنا نظهر طريقة لتطبيق إجهاد القص السائل على الخلايا السرطانية المعلقة لنمذجة آثار الإجهاد الدموي على الخلايا السرطانية المتداولة.

نمذجة آثار الإجهاد الدموي على الخلايا السرطانية المتداولة باستخدام حقنة وإبرة

During metastasis, cancer cells from solid tissues, including epithelia, gain access to the lymphatic and hematogenous circulation where they are exposed ...

يعرض هذا البروتوكول الخلايا السرطانية في التعليق لنبضات قصيرة من إجهاد القص السائل لمحاكاة جوانب معينة من كيفية تعرض الخلايا السرطانية النقيلية لقوى ديناميكية الدم أثناء وجودها في الدورة الدموية. بل هو تقنية بسيطة نسبيا لتطبيق نبضات وجيزة من ارتفاع مستوى الإجهاد القص السوائل. عند محاولة هذا البروتوكول، كن حذرا على الإبر غير المغطاة ولا ينحني لهم لأن هذا سوف يغير الضغط القص القوة المطبقة.قد ينتج هذا الإجراء الهباء الجوي، لذلك استخدام تدابير السلامة المناسبة. للبدء، والإفراج عن 70 إلى 90٪ التقاء PC3 الخلايا من طبق زراعة الأنسجة عن طريق أسبيراتينغ متوسط النمو وغسل طبق 10 سم مع خمسة ملليلتر من الكالسيوم والمغنيسيوم خالية من برنامج تلفزيوني. ثم يستنشق برنامج تلفزيوني وإضافة ملليلتر واحد من 0.25٪ تريبسين.بعد المحاولة ، لاحظ انفصال الخلايا تحت المجهر المقلوب. لمنع التريبسين، أضف خمسة ملليلترات من متوسط DMEM/F12 الذي يحتوي على 10٪ FBS. بعد ذلك، ضع تعليق الخلية في أنبوب مخروطي وحدد تركيز الخلية وإجمالي عدد الخلايا.الطرد المركزي تعليق الخلية في 300 × ز لمدة ثلاث دقائق، ثم يستنشق supernatant وإعادة إنفاق بيليه في وسيطة زراعة الأنسجة الخالية من المصل. قطع حول الجزء السفلي من أنبوب البوليسترين 14 ملليلتر في خط سبعة ملليلتر ووضع تعليق الخلية المختلطة في أنبوب قطع. جمع عينات التحكم ثابتة بشكل منفصل من الخلايا قبل التعرض الإجهاد القص السوائل لاستخدامها لإجراء المقايسات.لتعريض عينة تعليق الخلية المتبقية لإجهاد القص السائل، ارسم تعليق الخلية في حقنة 5 ملليلتر وأرفق إبرة نصف بوصة قياس 30. ضع الحقنة وتأمينها بإبرة غير مغطاة على مضخة حقنة وحدد معدل التدفق لتحقيق المستوى المطلوب من إجهاد القص السائل. تشغيل مضخة حقنة وجمع عينة مقص في أنبوب قطع بزاوية 45 درجة تقريبا للحد من رغوة.إزالة المحاقن بعناية من مضخة الحقن واستخدام كماشة لإزالة الإبرة، مع الحرص على عدم لمسها. كرر الإجراء حتى يتعرض تعليق الخلية للعدد المطلوب من نبضات إجهاد القص السائل. إجراء اختبارات الجدوى مع العينات الثابتة قبل تعريض الخلايا لإجهاد القص السائل.لإجراء عمليات الفحص الأنزيمية، قم بنقل 100 ميكرولتر من العينات الثابتة المكررة إلى لوحة من 96 بئرا. ثم، جمع 100 ميكرولتر من العينات بعد التعرض للإجهاد القص السوائل ووضعها في لوحة 96 جيدا. إضافة 20 ميكرولتر من 0.15 ملليغرام لكل محلول ريسازورين ملليلتر لكل عينة بشكل جيد وإلى الآبار التي تحتوي على 100 ميكرولتر من المتوسطة وحدها.احتضان لوحات البئر في حاضنة زراعة الأنسجة 37 درجة مئوية لمدة ساعتين، ثم قياس الفلورسينس وامتصاص باستخدام قارئ لوحة والحصول على النسبة المئوية للخلايا قابلة للحياة من خلال مقارنة متوسط إشارة من كل من الإجهاد القص السوائل يتعرض عينات إلى المتوسط لعينة التحكم ثابت. وبالمثل، جمع aliquots من عينات ثابتة لإجراء قياس التدفق الخلوي والمقاايسات clonogenic كما هو موضح في المخطوطة النصية. في التحليل التمثيلي ، تم تقييم صلاحية الخلايا السرطانية الظهارية الثديية للخزعة السينجينية باستخدام تحويل الريسازورين بعد تعريض الخلايا لعدد من نبضات إجهاد القص السائل.على الرغم من أن كل خط الخلية عرض ملامح المقاومة المختلفة، لم يكن هناك فرق كبير في الجدوى بعد 10 نبضات من التعرض للإجهاد القص السوائل. أظهرت خطوط الخلايا السرطانية الإضافية من مجموعة متنوعة من أصول الأنسجة قدرة أكثر من 20٪ على البقاء بعد 10 نبضات من إجهاد القص السائل ، باستثناء خلايا MIA PaCa-2 ، والتي أظهرت قدرة على البقاء أقل من 10٪ بسبب الحساسية تجاه التدمير الميكانيكي من إجهاد القص السائل. عند جمع العينة الثابتة قبل تطبيق ضغط القص السوائل، تأكد من أن تعليق الخلية مختلط بشكل متجانس.إزالة الإبرة بعناية مع كماشة ولا ينحني أو لمس الإبرة. بالإضافة إلى قياس صلاحية الخلية، يمكن للمرء تقييم التغيرات في التعبير الجيني، وإشارات الخلايا، والانتشار، والهجرة. باستخدام هذا كنموذج للتعرض لإجهاد القص السائل ، يمكن للمرء دراسة كل من كيفية مقاومة الخلايا السرطانية للتدمير عن طريق إجهاد القص السائل وتقييم آثار إجهاد القص السائل على بيولوجيا الخلايا السرطانية.وقد استخدمت هذه التقنية من قبل مختبرنا وغيرها لاستكشاف آثار الإجهاد القص السوائل على الخلايا السرطانية المتداولة. وقد أظهرت هذه الدراسات أن الإجهاد القص السائل يغير بسرعة الخصائص الميكانيكية للخلايا السرطانية، وأن هذا يساهم في قدرة الخلايا السرطانية على مقاومة الدمار عن طريق الإجهاد القص السوائل.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Capture and Release of Viable Circulating Tumor Cells from Blood

القبض على وإطلاق قابلة للحياة تعميم الخلايا السرطانية من الدم

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

The Drosophila Imaginal Disc Tumor Model: Visualization and Quantification of Gene Expression and Tumor Invasiveness Using Genetic Mosaics

The Drosophila Imaginal Disc Tumor Model: Visualization and Quantification of Gene Expression and Tumor Invasiveness Using Genetic Mosaics

ال<em&gt; ذبابة الفاكهة</em&gt; تخيلي ورم القرص نموذج: التصور والكمي للالتعبير الجيني وغزو الورم عن طريق الفسيفساء الوراثية

Drosophila melanogaster has emerged as a powerful experimental system for functional and mechanistic studies of tumor development and progression in the ...

Isolation of Circulating Tumor Cells in an Orthotopic Mouse Model of Colorectal Cancer

عزل الخلايا السرطانية المتداولة في نموذج الفأر المثلي لسرطان القولون والمستقيم

Despite the advantages of easy applicability and cost-effectiveness, subcutaneous mouse models have severe limitations and do not accurately simulate ...

The Establishment of a Lung Colonization Assay for Circulating Tumor Cell Visualization in Lung Tissues

إنشاء مقايسة الاستعمار الرئة لتعميم التصور خلية الورم في أنسجة الرئة

Metastasis is the major cause of cancer death. The role of circulating tumor cells (CTCs) in promoting cancer metastasis, in which lung colonization by ...

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

تحديد خصائص الخلايا السرطانية باستخدام سلك طبي لالتقاط تعميم الخلايا السرطانية: نهجاً ثلاثي الأبعاد استناداً إلى الفلورة والأسماك الحمض النووي

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

Imaging Approaches to Assessments of Toxicological Oxidative Stress Using Genetically-encoded Fluorogenic Sensors

التصوير النهج لإجراء تقييمات للسمية الأكسدة باستخدام أجهزة استشعار فلوروجينيك ترميز وراثيا

While oxidative stress is a commonly cited toxicological mechanism, conventional methods to study it suffer from a number of shortcomings, including ...

A Method to Define the Effects of Environmental Enrichment on Colon Microbiome Biodiversity in a Mouse Colon Tumor Model

أسلوب لتحديد آثار الإثراء البيئي في القولون ميكروبيومي التنوع البيولوجي في نموذج ورم القولون الماوس

Several recent studies have illustrated the beneficial effects of living in an enriched environment on improving human disease. In mice, environmental ...

Modeling Osteosarcoma Using Li-Fraumeni Syndrome Patient-derived Induced Pluripotent Stem Cells

Osteosarcoma متلازمة لي-Fraumeni الخلايا الجذعية Pluripotent المستحث المستمدة من المريض باستخدام النمذجة

Li-Fraumeni syndrome (LFS) is an autosomal dominant hereditary cancer disorder. Patients with LFS are predisposed to a various type of tumors, including ...

Digital Polymerase Chain Reaction Assay for the Genetic Variation in a Sporadic Familial Adenomatous Polyposis Patient Using the Chip-in-a-tube Format

بوليميريز الرقمية سلسلة من ردود الفعل المقايسة للتنوع الوراثي في مريض متفرقة مرجلات غدومي استخدام تنسيق رقاقة في أنبوب

The quantitative analysis of human genetic variation is crucial for understanding the molecular characteristics of serious medical conditions, such as ...

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

التحليل الجزئي للخلايا السرطانية المتداولة للتحليل الجزيئي المصب والتقييم المحتمل المنتشر

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