בתאי הגידול במחזור מבודדים מהדם של חולי סרטן ללא גרימת נזק לתאים. בידוד של תאים סרטניים נעשה באמצעות משטח bimolecular של selectin-E בנוסף נוגדנים כנגד סמנים אפיתל. ציפוי Nanotube במיוחד מקדם תאים סרטניים וכתוצאה מכך הידבקות purities ללכוד גבוהה.
בתאי הגידול במחזור (CTC) הם תאים מן הגידול המפיצים העיקרי בכל מערכת הדם וזה יכול בסופו של דבר יוצרים גידולים משניים באתרים מרוחקים. CTC ספירת ניתן להשתמש כדי לעקוב אחר התקדמות המחלה בהתבסס על הקשר בין ריכוז CTC בדם חומרת המחלה 1. ככלי טיפולי, CTC יכול להיות למד במעבדה לפתח טיפולים מותאמים אישית. לשם כך, בידוד CTC גרם שום נזק לתאים, וזיהום על ידי סוגי תאים אחרים, במיוחד leukocytes, יש להימנע ככל האפשר 2. רבים טכניקות הנוכחי, לרבות מכשיר ה-FDA הבלעדי של ספירה CTC, להרוס CTC כחלק מתהליך הבידוד (למידע נוסף ראה Ref. 2). המכשיר microfluidic ללכוד CTC קיימא מתואר, המורכב משטח פונקציונליות עם גליקופרוטאין E-selectin בנוסף נוגדנים כנגד סמנים אפיתל 3. כדי לשפר את ביצועי המכשירmance ציפוי nanoparticle יושמה בהיקף של צינוריות halloysite, nanoparticle aluminosilicate שנקטפו מן החומר 4. את ה-selectin מולקולות לספק אמצעי ללכוד CTC זז מהר, כי הם נשאבים באמצעות המכשיר, השאלת יתרון על פני מכשירים microfluidic חלופיות שבו תהליך העיבוד של יותר נחוצים כדי לספק תאים היעד עם מספיק זמן כדי אינטראקציה עם פני השטח. את הנוגדנים ליעדים אפיתל לספק CTC-הספציפיות למכשיר, כמו גם לספק פרמטר מתכוונן בקלות לכוון בידוד. לבסוף, ציפוי Nanotube halloysite מאפשר בידוד משופר באופן משמעותי לעומת טכניקות אחרות של עוזר ללכוד תאים זז מהר, מתן שטח מוגברת של חלבון ספיחה, ולהדוף leukocytes מזהמים 3,4. מכשיר זה מיוצר על ידי טכניקה פשוטה באמצעות ה-off-המדף חומרים, שימש בהצלחה ללכוד תאים סרטניים מהדם של גרורתיחולי סרטן. התאים שנתפסו יישמרו לתקופה של עד 15 ימים בתרבות בעקבות הבידוד, ודגימות אלו בדרך כלל מורכב> תאים קיימא 50% סרטן ראשוני של כל מטופל. מכשיר זה נעשה שימוש כדי ללכוד CTC קיימא מהדם הן כל בדילול מלא דגימות באפי המעיל. בסופו של דבר, אנו מציגים טכניקה עם פונקציונליות בסביבה קלינית לפתח טיפולים בסרטן אישית.
זה שקורה לעתים קרובות כי השלבים המוקדמים של גילוי ותרופות לסרטן חדשים לנצל תאים סרטניים קווים, הנושאים דמיון בספק לתאי סרטן ראשוני עדיין להישאר להשתמש בשל קלות השימוש שלהם במעבדה. מחקר ופיתוח של טיפולים בסרטן חדשים יהיה לזרז אם העיקריים תאים סרטניים אנושיים נוצלו בתחילת המחקר רומן. CTC הם סוג ביותר ונגיש של תאים סרטניים, עקב נוכחותם בדם קלות בתיקו דם רגילה. בנוסף, בתאי הגידול במחזור מייצגים צעד הכרחי בתהליך של גרורות 5,6, ולכן הרלוונטיות שלהם המחלה השירות למיקוד תרופות חדשות הוא ברור. הבידוד של CTC מהדם במבחנה מסובך ידי ריכוזים נמוכים שלהם: בסדר גודל של 1 למיליון כדוריות דם לבנות או אחד למיליארד אריתרוציטים 7. רוב השיטות הקיימות לאיתור CTC בדם, כולל תא ה-FDA רק טכניקה חיפוש (Veridex), נזק או להרוס תאים בתהליך איתור, לא ניתן להשתמש מעבר ספירה. השיטה המתוארת לעיל לא להתפשר כדאיות התא ובכך פותח את הדלת עבור מחקרים קליניים בעתיד על סרטן. כמו התאוששות של תאים שלמים היא המטרה של טכניקה זו, זוהי חובתו של תאים להיות מטופלים בזהירות, במיוחד במהלך השלבים הפרדה דם.
ישנם מספר פרמטרים מתכונן במערכת זו, כי אפשר לשנות על מנת להשיג תשואה משופרת בהתאם מאפיינים קריטיים כגון סוג סרטן. בשלבים המתוארים לעיל, בחרנו להשתמש EpCAM כמו CTC נוגדנים ספציפיים עבור כל סוגי הסרטן, למעט בעת עיבוד דגימות סרטן הערמונית, שבה אנטי PSMA היה בשימוש. החלפות נוספים של סרטן ספציפיים נוגדנים בהחלט יכול לשמש כדי לשפר את הביצועים עבור חולים בודדים. יתר על כן, ריכוזים selectin ו הנוגדן ניתן לשנות על מנת לשפר ללכוד 8.
"> התכונה המהותית של המכשיר הוא שילוב של E-selectin מולקולות על פני השטח. E-selectin בא לידי ביטוי בדרך כלל על פני השטח של תאים luminal אנדותל ותפקוד לגייס leukocytes זז מהר לאתרים של דלקת. Leukocytes זורמים לאגד זמני ל מולקולות selectin, וכתוצאה מכך התנהגות, איטי יותר מתגלגל המאפשר מחייב איטי יותר וחזק יותר של תא האנדותל את ידי integrins. ראיה נסיונית משכנע קיים שעושה את המקרה כי CTC יכול extravasate ידי מנגנון דומה 9,10. הכללת selectin גם מאפשר למכשיר להיות מופעל ברמות ספיקה גדולות יותר, שיעורי שאחרת למנוע מתאי מלהתחבר נוגדנים 11. כך המכשיר שלנו פיזיולוגית מחקה ורדיד biomimetically כדי ללכוד זרימת CTC ללא גרימת פציעה הסלולר.ביצועי המכשיר משופרת ניתן לייחס תוספת של ציפוי Nanotube halloysite אל פני השטח luminalשל המכשיר. מחקרים קודמים הראו כי ישנם שלושה מרכיבים עיקריים של ציפוי Nanotube המאפשר פונקציונליות משופרת. ראשית, ציפוי Nanotube מספק שטח פנים גדל, המאפשר בתצהיר חלבון גדולה יותר על פני 4. שנית, בביצוע במיקרוסקופ כוח אטומי על ציפוי Nanotube שקבענו צינורות בודדים בולטים מעל פני השטח אל תוך הזרם. זה מאפשר מולקולות selectin שיוצג ככל 1 מיקרון מעל פני השטח, כך ניתן ללכוד תאים וגייס אל פני השטח בתחילת המסלול שלהם דרך צינור 4. לבסוף, ציפוי Nanotube halloysite הוא מסוגל למנוע הידבקות ליקוציט ומתפשטת על פני השטח, המאפשר מספר מופחת של כדוריות דם לבנות שנתפסו יחד עם CTC, ולכן יותר purities הבאים CTC 3.
The authors have nothing to disclose.
העבודה המתוארת נתמך על ידי מרכז קורנל על Microenvironment & גרורה דרך מספר פרס U54CA143876 מן המוסד הלאומי לסרטן. התוכן הוא באחריות הבלעדית של הכותבים ולא בהכרח מייצגים את הדעות הרשמיות של המכון הלאומי לסרטן או מכוני הבריאות הלאומיים. עבודה זו מומנה בנוסף ידי הקרן הלאומית למדע מלגת מחקר לתואר שני (ADH) בחלקו.
Name of reagent | Company | Catalog Number |
300 um ID tubing | Braintree Scientific | MRE025 |
Larger tubing for connection to syringe | IDEX Health & Science | 1507L |
5mL syringe for pump | BD | 309603 |
Connector small to large tubing | IDEX Health & Science | P-770 |
Connector large tubing to syringe | IDEX Health & Science | F-120 and P-659 |
Syringe for microtube (3/10cc Insulin Syringe U-100 29G 1/2′) | BD | 309301 |
Accutase | MP Biomedicals LLC | 1000449 |
Ficol-Paque Plus | GE Healthcare Bio-Sciences AB | 17-1440-03 |
RBC Lysis Buffer (Buffer EL, 1000mL) | Qiagen | 1014614 |
Protein G, 5 mg | CalBiochem (calbiochem.com) | 539303 |
Human EpCAM/TROP-1 Antibody | R&D Systems | MAB960 |
PSMA Antibody (GCP-04) | abcam | ab66911 |
96 well plates (Microtest 96) | BD Falcon | 35-3072 |
Blotting Grade Blocker Non-Fat Dry Milk, 300g | Bio-Rad Laboratories | 216005508 |
Halloysite Nanotubes | NaturalNano | NN-HNT200 |
Calcium Carbonate, 5g | Aldrich Chemistry | 481807 |
rhE-Selectin/Fc Chimera, 100 ug | R&D Systems | 724-ES |
RPMI Medium 1640 | Gibco | 22400-089 |
DPBS | Gibco | 14190-095 |
Poly-L lysine 0.1% w/v in water | Sigma-Aldrich | P8920-100ML |
Sonic Dismembrator | Fisher Scientific | Model 100 |
Fetal Bovine Serum | Atlanta Biochemicals | S11056H |
Penicillin Streptomycin | Sigma Life Siiences | P0781 |