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

Burada gösterilen modelin geliştirilmesi, DOD hibe W81XWH-12-1-0163, NIH R21 CA179981 ve R21 CA196202 ve Sato Metastaz Araştırma Fonu tarafından desteklenmiştir.

1. Hücre hazırlığı
<ol><li>Kullanılan hücre hattı için önerilen yönergeleri izleyerek % 70-90 birleştiğinde doku kültürü çanağındaki hücreleri serbest bırakın.<ol>
<li>Örneğin, PC-3 hücreleri için büyüme ortamını emiş edin ve 10 cm'lik hücre kabını 5 mL kalsiyum ve magnezyum içermeyen fosfat tamponlu salin (PBS) ile yıkayın.</li>
		<li>Üreticinin protokolünü kullanarak %0,25 trypsin'in 1 mL'sini eklemeden önce PBS'i aspire edin.</li>
		<li>Ters bir mikroskop altında hücrelerin...

<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>

Bu makale, FSS'nin bir şırınga ve iğne kullanarak süspansiyondaki kanser hücrelerine uygulanmasını göstermektedir. Bu modeli kullanarak, kanser hücrelerinin dönüştürülmemiş epitel hücrelerine göre üst düzey FSS'nin kısa darbelerine karşı daha dirençli olduğu gösterilmiştir15,22,24. Ayrıca, bu modeli kullanarak FSS'ye maruz kalmak hücre sertliğinde hızlı bir artışa, RhoA'nın aktivasyonuna ve kor...

Metastaz veya kanserin ilk tümör bölgesinin ötesine yayılması, kanser mortalitesinin altında kalan önemli bir faktördür1. Metastaz sırasında, kanser hücreleri dolaşım sistemini vücuttaki uzak bölgelere yaymak için bir otoyol olarak kullanır2,3. Bu bölgelere giderken, dolaşımdaki tümör hücreleri (CTC'ler) orijinal primertümörlerinin aksinedinamik bir sıvı mikroçevrim içinde bulunur 3,4,5. Bu sıvı mikroçevresinin metastaz4'ünönündeki birçok engelden biri olduğu önerilmiştir. Metastatik verimsizlik kavramında, yani dolaşıma giren çoğu CTC'nin yok olduğu veya üretken metastatik koloniler oluşturmadığı konusunda geniş bir anlaşmavardır 6,7,8. Bununla birlikte, metastazın neden bireysel bir CTC açısından verimsiz olduğu daha az kesindir ve aktif bir araştırma alanı olmaya devam etmektedir. CTC'ler hücre dışı matristen ayrılır, primer tümörde bulunabilecek çözünür büyüme ve sağkalım faktörlerinden mahrum kalır ve birincil tümörden çok daha farklı bir şekilde bağışıklık sistemine ve hemodinamik güçlere maruz kalır4. Bu faktörlerin her biri CPC'lerin zayıf hayatta kalmasına katkıda bulunabilir, ancak göreceli katkıları belirsizdir. Bu makale, hemodinamik güçlerin CTC'leri nasıl etkilediği sorusunu ele alıyor.
Hemodinamik kuvvetlerin CTC'ler üzerindeki etkilerini incelemek oldukça zordur. Şu anda, insan damar sisteminin tüm mekansal dinamiklerini (kalpten kılcal damarlara) ve reolojik özelliklerini çoğaltabilen tasarlanmış in vitro sistemler yoktur. Ayrıca, CTC'lerin dolaşım sistemini nasıl deneyimlediği tam olarak açık değildir. Deneysel kanıtlar, çoğu kanser hücresinin kan hücreleri gibi sürekli dolaşımda olmadığını göstermektedir. Bunun yerine, nispeten büyük boyutları (10-20 μm çapında) nedeniyle, çoğu CTC, ölebilecekleri, ekstravaze olabilecekleri veya bir sonraki kılcal yatak 8,9 , 10,11'eyer değiştirebilecekleri değişken süreler boyunca (6-8 μm çapında) kılcal yataklara(6-8μmçapında) kaplanır. Bununla birlikte, CTC boyutunun daha heterojen in vivo olabileceğine ve daha küçük CTC'lerin tespit edilebilir olduğuna dair bazı kanıtlar vardır12. Bu nedenle, mesafeye ve kan akışı hızına bağlı olarak, CTC'ler bu tuzak dönemleri arasında sadece birkaç saniye serbestçe dolaşabilir, ancak bu davranışın nicel bir açıklaması13.
Ayrıca, CTC'lerin dolaşıma girdiği yere bağlı olarak, akciğer ve diğer çevre bölgelerindeki birden fazla kılcal yataktan ve son hedeflerine ulaşmadan önce hem sağ hem de sol kalpten geçebilirler. Yol boyunca, CTC'ler sıvı kesme stresi (FSS), mikro sirkülasyona hapsedilmesi sırasında basınç kuvvetleri ve potansiyel olarak, kan damarı duvarları boyunca yuvarlanan lökosit benzeri yuvarlanmalar sergileyebilecekleri koşullar altında çekiş kuvvetleri de dahil olmak üzere çeşitli hemodinamik streslere maruz kalır14. Böylece hem dolaşımı modelleme yeteneği hem de modellenecek CTC davranışının anlaşılması sınırlıdır. Bu belirsizlik nedeniyle, in vitro model sistemlerden elde edilen herhangi bir bulgu deneysel bir omurgalı organizmada ve nihayetinde kanser hastalarında doğrulanmalıdır.
Yukarıda belirtilen uyarılarla, bu makale FSS'nin ilk olarak 201215'teaçıklanan CTC'ler üzerindeki etkilerini araştırmak için süspansiyondaki hücrelere FSS uygulamak için nispeten basit bir model göstermektedir. FSS, daha büyük damarlarda laminer akış koşullarında parabolik hız gradyanı üreten damar duvarına karşı kan akışının sürtünmesiyle sonuçlanır. Hücreler, damar duvarlarına yakın daha yüksek FSS seviyelerine ve kan damarının merkezine yakın daha düşük seviyelere sahiptir. Hagen-Poiseuille denklemi tarafından açıklandığı gibi, akış hızının ve akışın meydana geldiği kanalın boyutları FSS'yi etkiler. Bu, Newton sıvıları gibi davranan kan akışları için geçerlidir, ancak mikrosekülasyon için tutmaz. Fizyolojik FSS, lenfatiklerde en düşük seviyelere (<1 dyn/cm2)ve kalp kapakçıkları ve aterosklerotik plaklar (>500 dyn/cm2)çevresindekibölgelerde en yüksek olan çeşitli büyüklük sıraları üzerinde değişmektedir. Arterlerde ortalama duvar kesme stresi 10-70 dyn/cm2 ve damarlarda 1-6 dyn/cm2 16,17 'dir.
Kalpte, hücreler çok üst düzey, ancak çok kısa süreli FSS yaşanabilecek kapak broşürleri etrafında türbülanslı akışlara maruz kalabilir18,19. Biyoişlem alanı uzun zamandır FSS'nin süspansiyondaki memeli hücreleri üzerindeki etkilerini incelemiş olsa da, bu bilgiler genellikle uzun bir süre boyunca uygulanan çok daha düşük FSS seviyelerine odaklandığı için FSS'nin CTC'ler üzerindeki etkilerini anlamak için sınırlı değerde olabilir20. Aşağıda açıklandığı gibi, bir şırınga ve iğne kullanarak, bir hücre süspansiyonu için nispeten kısa (milisaniye) bir süre için nispeten yüksek (on ila binlerce dyn / cm2) FSS uygulanabilir. Bu modelin ilk açıklamasından bu yana15, diğerleri FSS'nin kanser hücreleri üzerindeki etkilerini incelemek için onu çalıştırmıştır21,22,23. Aşağı akış deneysel analizlerini kolaylaştırmak için hücre süspansiyonlarına kısa sürede birden fazla FSS "darbesi" uygulanabilir. Örneğin, bu model, uygulanan darbe sayısının bir işlevi olarak hücre canlılığını ölçerek hücrelerin FSS tarafından mekanik yıkıma karşı koyma yeteneğini ölçmek için kullanılabilir. Alternatif olarak, FSS maruziyetinin kanser hücrelerinin biyolojisi üzerindeki etkileri, çeşitli aşağı akış analizleri için hücreler toplanarak araştırılabilir. Daha da önemlisi, hücre süspansiyonunun bir kısmı, FSS'nin hücre müfrezesi ve süspansiyonda tutulan süre ile ilişkili olabilecek etkilerini karşılaştırmak için statik bir denetim olarak ayrılmıştır.

<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

Metastaz sırasında, epitel de dahil olmak üzere katı dokulardan gelen kanser hücreleri, hemodinamik akış nedeniyle mekanik strese maruz kaldıkları lenfatik ve hematojen dolaşıma erişerler. Dolaşımdaki tümör hücrelerinin (CTC) yaşadığı bu streslerden biri sıvı kesme stresidir (FSS). Kanser hücreleri interstisyel akış nedeniyle tümör içinde düşük FSS seviyeleri yaşayabilirken, CPC'ler hücre dışı matris eki olmadan çok daha yüksek FSS seviyelerine maruz kalır. Fizyolojik olarak, FSS 3-4 büyüklük sırası üzerinde değişir, lenfatikte düşük seviyeler bulunur (<1 dinane /cm2)ve hücreler kalpten ve kalp kapaklarının etrafından geçerken kısaca en yüksek seviyeler bulunur (>500 dinaz/cm2). Çeşitli zaman dilimlerinde farklı fizyolojik kesme stresini modellemek için tasarlanmış birkaç in vitro model vardır. Bu makalede, basit bir şırınga ve iğne sistemi kullanarak üst düzey FSS'nin kısa (milisaniye) darbelerinin kanser hücre biyolojisi üzerindeki sonuçlarını araştırmak için bir model açıklanmaktadır.

FSS kaynaklı mekanik yıkıma karşı yüksek direncin daha önce birden fazla kanser hücresi hattında ve kanser hücrelerinde, dönüştürülmemiş epitel hücre karşılaştırıcılarına göre tümörlerden yeni izole edilmiş korunmuş bir fenotip olduğu gösterilmiştir15,24. Burada, çeşitli doku kökenlerinden ek kanser hücresi çizgileri ( Tablo 2 ) bu hücrelerin çoğunluğunun250 μL/ s'de 10 FSS darbesinden sonra% 20'≥ canl?...

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

Burada hemodinamik stresin dolaşımdaki tümör hücreleri üzerindeki etkilerini modellemek için süspansiyondaki kanser hücrelerine sıvı kesme stresi uygulamak için bir yöntem gösteriyoruz.

Hemodinamik Stresin Dolaşımdaki Tümör Hücreleri Üzerindeki Etkilerini şırınga ve İğne Kullanarak Modelleme

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

Bu protokol, metastatik kanser hücrelerinin dolaşım sistemindeyken hemodinamik güçlere nasıl maruz kaldıklarına dair belirli yönleri taklit etmek için bir süspansiyondaki kanser hücrelerini kısa sıvı kesme stresi darbelerine maruz bırakır. Üst düzey sıvı kesme stresinin kısa darbelerini uygulamak nispeten basit bir tekniktir. Bu protokolü denerken, uncapped iğneler üzerinde dikkatli olun ve bu uygulanan kuvvet kesme stresini değiştireceğinden onları bükmeyin.Bu prosedür aerosol üretebilir, bu nedenle uygun güvenlik önlemlerini kullanın. Başlamak için, büyüme ortamını emerek ve 10 santimetrelik kabı beş mililitre kalsiyum ve magnezyum içermeyen PBS ile yıkayarak doku kültürü çanaktan% 70 ila 90 uyumlu PC3 hücrelerini serbest bırakın. Ardından, PBS'yi aspire edin ve %0,25 trypsin mililitre ekleyin.Trypsinization sonrası, ters mikroskop altında hücrelerin dekolnasını gözlemleyin. Trypsin'i inhibe etmek için%10 FBS içeren beş mililitre DMEM/F12 ortamı ekleyin. Daha sonra, hücre süspansiyonu konik bir tüpe yerleştirin ve hücre konsantrasyonu ve toplam hücre numarasını belirleyin.Hücre süspansiyonu 300 x g'da üç dakika santrifüjleyin, sonra süpernatantı epire edin ve peletin serumsuz bir doku kültürü ortamında yeniden dirildi. Yedi mililitrelik çizgide 14 mililitre polistiren tüpün altını kesin ve karışık hücre süspansiyonunu kesme tüpüne yerleştirin. Test yapmak için sıvı kesme gerilme maruziyeti olmadan önce hücrelerin statik kontrol örneklerini ayrı olarak toplayın.Kalan hücre süspansiyonu örneğini sıvı kesme stresine maruz bırakmak için, hücre süspansiyonu beş mililitrelik bir şırıngaya çekin ve 30 kalibre yarım inçlik bir iğne takın. Şırıngayı bir şırınga pompasına uncapped bir iğne ile yerleştirin ve sabitleyin ve istenen sıvı kesme stresi seviyesine ulaşmak için akış hızını ayarlayın. Şırınd pompasını çalıştırın ve köpürmeyi azaltmak için kesilmiş numuneyi kesme tüpünde yaklaşık 45 derecelik bir açıyla toplayın.Şırıngayı şırınga pompasından dikkatlice çıkarın ve iğneyi çıkarmak için penseyi kullanın, dokunmamaya dikkat edin. Hücre süspansiyonu istenen sayıda sıvı kesme stresine maruz kalana kadar işlemi tekrarlayın. Hücreleri sıvı kesme stresine maruz kalmadan önce statik örneklerle canlılık tahlilleri gerçekleştirin.Enzymatic tahliller için, 100 mikroliter aliquots'u statik örneklerden 96 kuyu plakasına aktarın. Daha sonra, sıvı kesme stresine maruz kalmadan sonra 100 mikrolitre numune toplayın ve bunları 96 kuyulu bir tabağa yerleştirin. Her numune kuyusuna ve sadece 100 mikrolitre orta içeren kuyulara mililitre başına 0,15 miligram resazurin çözeltisinin 20 mikrolitresini ekleyin.Kuyu plakalarını 37 santigrat derece doku kültürü inkübatöründe iki saat kuluçkaya yatırın, ardından bir plaka okuyucu kullanarak floresan ve emiciliği ölçün ve sıvı kesme stresi maruz kalan örneklerin her birinden gelen ortalama sinyali statik kontrol örneğine karşılaştırarak uygulanabilir hücrelerin yüzdesini elde edin. Benzer şekilde, metin elyazmasında açıklandığı gibi akış sitometrisi ve klonojenik tahlilleri gerçekleştirmek için statik örneklerden aliquots toplayın. Temsili analizde, hücreleri bir dizi sıvı kesme stres darbesine maruz kaldıktan sonra resazurin dönüşümü kullanılarak singeneik biyopsi meme epitel kanseri hücrelerinin uygulanabilirliği değerlendirildi.Her hücre hattında farklı direnç profilleri görüntülenmekle birlikte, 10 darbeli sıvı kesme stresinden sonra canlılıkta önemli bir fark yoktu. Çeşitli doku kökenlerinden gelen ek kanser hücresi çizgileri, sıvı kesme stresinden kaynaklanan mekanik tahribata karşı duyarlılık nedeniyle% 10'dan daha az bir canlılık gösteren MIA PaCa-2 hücreleri hariç, 10 sıvı kesme stresinden sonra% 20'den fazla canlılığı göstermiştir. Sıvı kesme stresi uygulamadan önce statik numuneyi toplarken, hücre süspansiyonun homojen bir şekilde karıştırıldığından emin olun.İğneyi pense ile dikkatlice çıkarın ve iğneyi bükmeyin veya dokunmayın. Hücre canlılığını ölçmenin yanı sıra gen ekspresyasyonu, hücre sinyali, çoğalma ve göçteki değişiklikler de değerlendirilebilir. Bunu sıvı kesme stresine maruz kalmanın bir modeli olarak kullanarak, hem kanser hücrelerinin sıvı kesme stresi ile yıkıma nasıl direndiğini inceleyebilir hem de sıvı kesme stresinin kanser hücrelerinin biyolojisi üzerindeki etkilerini değerlendirebilir.Bu teknik laboratuvarımız ve diğerleri tarafından sıvı kesme stresinin dolaşımdaki tümör hücreleri üzerindeki etkilerini araştırmak için kullanılmıştır. Bu çalışmalar, sıvı kesme stresinin kanser hücrelerinin mekanik özelliklerini hızla değiştirdiğini ve bunun kanser hücrelerinin sıvı kesme stresi ile yıkıma karşı koyma yeteneğine katkıda bulunduğunu göstermiştir.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Capture and Release of Viable Circulating Tumor Cells from Blood

Yakalama ve Kan gelen Canlı Sirkülasyon Tümör Hücrelerinin Yayın

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

<em&gt; Drosophila</em&gt; Hayali Disk Tümör Modeli: Genetik Mozaikler kullanma Gen İfade ve Tümör invazivliğinin Görselleştirme ve

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

Kolorektal kanserli bir Ortotopik Fare Modelinde Dolaşan Tümör Hücrelerinin İzolasyonu

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

Tümör hücre görselleştirme akciğer dokusu içinde dolaşan bir akciğer kolonizasyon tahlil kurulması

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

Tümör hücrelerinin tümör hücreleri dolaşan yakalamak için tıbbi bir tel kullanarak karakterizasyonu: 3D bir yaklaşım tabanlı ayirt ve DNA balık

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

Genetik olarak kodlanmış Fluorogenic sensörleri kullanarak toksikolojik oksidatif stres ilişkin Değerlendirmeler yaklaşımlar görüntüleme

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

Çevre zenginleştirme etkileri kolon Microbiome biyolojik çeşitliliğin bir fare kolon tümörü modeli tanımlamak için bir yöntem

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

Li-Fraumeni sendromu hasta kaynaklı indüklenmiş Pluripotent kök hücreler kullanılarak osteosarkom modelleme

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

Dijital polimeraz zincir reaksiyonu tahlil için tüp içinde çip biçimini kullanarak bir sporadik ailesel Adenomatous poliposis hastada genetik varyasyon

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

Akım moleküler Analizi ve metastatik potansiyel değerlendirme için sirkülasyon tümör hücrelerinin mikromanipülasyon

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