肿瘤治疗领域(TTFields)是通过低强度,中频,交流电场的连续的,非侵入性的应用递送的有效的抗肿瘤的治疗模式。 TTFields应用到使用TTFields 体外应用系统的细胞系允许导致在细胞计数的最高还原的最佳频率的确定。
肿瘤治疗领域(TTFields)是通过低强度的连续的,非侵入性的应用(1-3 V / cm)的递送的有效的治疗方式,在交替的几百kHz的频率范围内的电场。 TTFields的组织培养研究中进行体外应用系统,该系统允许改变的频率和强度,以陶瓷的培养皿具有高介电常数(ɛ> 5000)的电场的应用程序中使用TTFields。在陶瓷培养皿底部铺于盖玻片癌细胞系经受在各种频率在两个正交方向输送,以促进治疗结果的测试中,如细胞计数和集落形成测定法TTFields。本报告中呈现的结果表明,该TTFields相对于两个细胞计数和集落形成测定法的最佳频率对于两个卵巢癌和神经胶质瘤细胞200千赫。
肿瘤治疗领域(TTFields)是胶质母细胞瘤和潜在的其它癌症类型的治疗中抗有丝分裂方式。字段被通过低强度的连续应用(1-3伏/厘米),中频(100-500千赫)递送,交变电场的肿瘤1,2的区域。 在体外和体内应用TTFields显示出抑制各种癌细胞系的两个生长和肿瘤的几种动物肿瘤模型1,2,3,4,5,6,7的进展。在实体瘤患者,包括胶质母细胞瘤和非小细胞肺癌试点临床试验和大规模的随机研究,有demonst评估连续TTFields应用的安全性和有效性8,9,10。发现TTFields的功效是:(1)频率依赖性,具有特定的最佳频率,导致来自不同来源的细胞系的细胞计数的最大降低1,2,4,5,6,7; (2)电场强度依赖性,具有约1V / cm的活性的最小阈值和更强的较高强度1,2,7,11; (3)治疗持续时间较长时增强5 ;和(4)当垂直于每个oth施加2个方向TTField时更高ER,相比于从单个方向施加1电场。基于上述发现,TTFields可以应用于患者使用2台定位于患者的皮肤换能器阵列,以最大化在肿瘤床12,13中的电场强度长的持续时间。
研究TTFields对体外癌细胞的影响目前提供,以确定最佳频率,以适用于特定肿瘤类型的唯一途径。为最佳频率测试需要一种装置,其允许不同频率的在100-500千赫的范围内的应用和在高达3 V / cm的根的强度均方(RMS)的细胞培养物。作为TTFields应用产生热量,该应用系统需要耗散过量的热,同时保持在温度严格控制的能力。
一些设备WER多年来开发E要允许TTFields应用到细胞培养物1,2,5,14,15,16。在所有这些装置中,所用的电极,以避免涉及使用导电电极,例如在电极表面的电子交换和有毒的金属离子释放到介质1的警告进行绝缘。测试的各种TTFields应用系统之间的主要区别在于所使用的,与由与绝缘体2,14,15,16的薄膜或具有高介电常数的材料绝缘的金属导线或者电极( 例如电极绝缘的类型,铌镁酸铅titanatE(PMN-PT))6。而绝缘导线电极提供TTFields应用相对简单且成本有效的解决方案,它们通常由以实现有效的电场强度高于1伏/厘米阈值和通过可用于细胞接种的表面所需的高电压的限制,作为电极之间的距离相对较小。基于使用高介电常数材料绝缘电极系统需要特殊的设计和制造能力,但它们不需要高电压,并能提供用于在电极之间细胞生长的更大的面积。
在这项工作中所用的TTFields 体外应用系统属于后一类的系统中,与所述芯单元是培养皿(TTFields菜,参见图1)构成的高介电常数的陶瓷( 即,PMN-PT)。两对电极是在所述外垂直威名印刷一个TTFields菜ls以允许电场的从2个方向中的应用。的电极连接到一个正弦波形发生器和一个放大器,它允许在50-500千赫的频率范围内应用TTFields。为了散发过多的热量,所述TTFields培养皿保持在冷藏孵化器内,与介质温度控制使用的菜温度和调整由系统所施加的电压的恒定监测执行。在实践中,培养箱设定为更低的温度将导致更高的电场强度,作为系统中,直到盘内的目标温度达到增加电压。皿内的温度和孵化器温度之间的差异可能会导致一些蒸发,这取决于温度梯度;因此,培养基中需要每24个小时进行更换以保持足够的生长条件。
下面的协议描述的实验方法来优化TTFields频率癌细胞的应用程序,以便在细胞中的最大降低计数,并且在存活细胞的电势的降低,形成的菌落来实现。
TTFields是基于适当调整交变电场1,2,8,9,10,17的连续应用的新兴抗肿瘤方式。最大化抗肿瘤功效为所有的治疗方式所希望的结果。因此,“战斗”为癌细胞生长抑制的每增加百分之可能对长期的临床结果为患者显著的效果。这是因为应用TTFields的所需持续性和所得到的累积效果。最大化TTFields应用可以以多种方式来实现:(1)增加的电场强度1,7,(2)延长治疗时间5,(3)找到最有效combinati与其他治疗模式18,19,和(4)限定的最佳频率1,2,4,6,7。在肿瘤位点最大化的电场强度通过优化在患者皮肤上的阵列的位置来实现;这允许传送的最大电场强度,以基于患者20的个体解剖肿瘤。延长的治疗持续时间主要依赖于病人遵守治疗(每天至少18个小时)17。发现与其它疗法的正确组合和确定最佳频率在很大程度上依赖于在体外结果,作为用于TTFields治疗结果没有确认标记是当前可用的。在这项工作中,我们提出了实验p需要rocedures确定最佳TTFields频率使用TTFields 体外应用系统癌性细胞系。这里描述的方法可以潜在地用于筛选其他癌症治疗方式( 例如,化学治疗剂或辐射)与TTFields的组合,并确定用于每个特定联合治疗用于TTFields给药的最佳频率。
与以前的出版物线,这里示出的结果表明,对于这两种神经胶质瘤细胞和卵巢癌细胞的治疗的最佳频率是200kHz 1,7。在这项工作中,我们展示的第一次,最佳TTFields频率,以降低克隆形成电势与通向最大的细胞毒性作用的频率有关。在这项工作中所用的方法来量化TTFields的效应( 即,细胞毒性和克隆生成)一只需要许多可能的标准终点分析中的两个来评估治疗结果。额外的治疗结果测试包括:(1)在显微镜上固定,染色和安装细胞在其上电镀的盖玻片,以观察细胞内结构; (2)从TTFields皿本身或将盖玻片转移到新的一次性盘上之后进行蛋白质和RNA提取物的测定;和(3)用于流式细胞术分析染色的胰蛋白酶化细胞。
仔细的实验规划将影响TTFields交付后的治疗结果。关键步骤包括确保整个实验中的细胞增殖不会导致过度生长并使用适当的电场强度,因为当应用于敏感细胞系时,过高的强度将导致太少的细胞用于所需的测定法来确定最佳频率。相反,TTFields以非常低的强度应用上较不敏感的细胞系将导致可以由固有变化所掩盖小的效果。治疗日志应检查关于温度稳定性,电电流和电阻为每整个实验每道菜有价值的信息。在治疗开始时更换有故障的菜肴和不符合理想的治疗参数,将最大限度地减少重复之间的变异菜排除数据。
总之,TTFields是已经证实在临床设置8,9,10的疗效和安全性的新出现的抗癌治疗方式。利用这里所描述的协议, 在体外环境测试TTFields可以允许在临床上治疗TTFields参数的优化和拓宽可我们行动的基本机制的理解。
The authors have nothing to disclose.
作者没有确认。
inovitro system and software | Novocure | ITG1000 and IBP1000 | Each unit contains 1 TTFields generator, 1 base plate, 8 TTFields dishes with covers and 1 flat cable. |
Sterilization bags | Westfield medical | 24882 | |
Plastic cover slides | Thermo Scientific (NUNC) | 174977 | Pre treated and sterilized |
Glass cover slides | Thermo Scientific (Menzel-Gläser) | CB00220RA1 | Sterilize if necessary |
Dulbecco’s modified Eagle’s medium | Biological Industries (Israel) | 01-055-1A | Warm in 37 °C water bath before use |
RPMI 1640 | Gibco | 21875-034 | Warm in 37 °C water bath before use |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Biological Industries (Israel) | 04-007-1A | Warm in 37 °C water bath before use |
L-Glutamine 200mM (100X) | Gibco | 25030-029 | |
Pen/Strep (10000 U/mL Penicillin, 10000 µg/mL Streptomycin) | Gibco | 15140-122 | |
Sodium Pyruvate solution 100 mM | Biological Industries (Israel) | 03-042-1B | |
Hepes buffer 1M | Biological Industries (Israel) | 03-025-1B | |
Insuline solution from bovine pancreas | Sigma-Aldrich | 10516-5ML | |
0.25% Trypsin/EDTA | Biological Industries (Israel) | 03-050-1B | Warm in 37 °C water bath before use |
Methanol | Merck | 1.06009.2511 | Cool to -20 °C in the freezer before use |
Crystal violet | Sigma-Aldrich | 120M1445 | Harmful. Prepare 0.1% w/v crystal violet solution in 25% Methanol 75% water. |
Light detergent | Alcononx | 242985 | Prepare 5% solution in water, or according to manufacurer's instrutions. |
PBS | Biological Industries (Israel) | 02-023-1A | Without calcium and magnesium |
A2780 | ECACC | 93112519 | Grow in RPMI 1640 supplemented with FBS (10%), pen/strep (100 U/mL / 100 µg/Ml), sodium pyruvate (1 mM) and Hepes buffer (12mM). |
F98 | ATCC | CRL-2397 | Grow in Dulbecco’s modified Eagle’s medium supplemented with FBS (10%), pen/strep (100 U/mL / 100 µg/Ml), sodium pyruvate(1 mM) and glutamine (2mM). |
Ovcar-3 | ATCC | HTB-161 | Grow in RPMI 1640 supplemented with FBS (20%), pen/strep (100 U/mL / 100 µg/Ml), sodium pyruvate (1 mM), Hepes buffer (12 mM) and insuline (10 µg/mL). |
U-87 MG | ATCC | HTB-14 | Grow in Dulbecco’s modified Eagle’s medium supplemented with FBS (10%), pen/strep (100 U/mL / 100 µg/Ml), sodium pyruvate(1 mM) and glutamine (2mM). |
refrigirated CO2 incubator | CARON | 7404-10-3 | |
Laminar flow cabinet | ADS Laminair | Bio12 and VSM12 |