Circulerende tumorcellen worden geïsoleerd uit het bloed van patiënten met kanker kan brengen zonder dat cellulaire schade. Isolatie van tumorcellen vindt plaats via een bimoleculaire oppervlak van E-selectine naast antilichamen tegen epitheliale markers. Een nanobuis coating bevordert specifiek kankercellen hechting resulteert in een hoge capture zuiverheden.
Circulerende tumorcellen (CTC) zijn cellen die te verspreiden van een primaire tumor in de bloedsomloop en dat kan uiteindelijk secundaire tumoren vormen op verre locaties. CTC telling kunnen worden gebruikt om progressie basis van de correlatie tussen CTC concentratie in het bloed en ernst van de ziekte 1 volgt. Als een behandeling tool, kan CTC worden bestudeerd in het laboratorium om gepersonaliseerde therapieën te ontwikkelen. Daartoe moet de isolatie CTC geen cellulaire schade, en vervuiling door andere cellen, met name leukocyten veroorzaken, worden zo veel mogelijk twee vermeden. Veel van de huidige technieken, met inbegrip van de enige door de FDA goedgekeurde apparaat voor CTC opsomming, te vernietigen CTC als onderdeel van de isolatie proces (zie voor meer informatie Ref. 2). Een microfluïdische apparaat levensvatbare CTC vangen beschreven, bestaande uit een oppervlak gefunctionaliseerd met E-selectine glycoproteïne naast antilichamen tegen epitheliale markers 3. Om het apparaat prestaties te verbeterenMance een nanodeeltje coating werd aangebracht bestaande uit halloysiet nanobuisjes, een aluminosilicaat nanodeeltjes geoogst van klei 4. De E-selectine moleculen vormen een middel om snel bewegende CTC die worden gepompt door het apparaat te lenen een voordeel ten opzichte van alternatieve microfluïdische apparaten waarin langere doorlooptijden die nodig zijn om target cellen te voorzien van voldoende tijd om te communiceren met een oppervlakte vast te leggen. De antilichamen epitheliale doelen voorzien CTC specificiteit van de inrichting alsmede een gemakkelijk instelbare parameter aan isolatie af te stemmen. Ten slotte is de halloysiet nanobuis coating voor sterk verbeterde isolatie ten opzichte van andere technieken door te helpen bij snel bewegende cellen vast te leggen, het verstrekken van grotere oppervlak voor eiwit adsorptie, en afstoten besmetten leukocyten 3,4. Dit apparaat wordt geproduceerd door een eenvoudige techniek met behulp van kant-en-klare materialen en is met succes gebruikt om kankercellen te vangen uit het bloed van uitgezaaidekankerpatiënten. Gevangen cellen worden gehandhaafd tot 15 dagen in cultuur na isolatie, en deze monsters bestaan meestal uit van> 50% levensvatbare primaire kanker cellen van elke patiënt. Dit apparaat is gebruikt om levensvatbare CTC vast te leggen van zowel verdund volbloed en buffycoat monsters. Uiteindelijk presenteren we een techniek met functionaliteit in een klinische setting om gepersonaliseerde kanker therapieën te ontwikkelen.
Het is vaak het geval dat de eerste stappen in de ontdekking van nieuwe kanker medicijnen gebruik maken van cellijnen, die de vraag gelijkenis met primaire kankercellen te dragen nog in gebruik blijven als gevolg van hun gebruiksgemak in het laboratorium. Onderzoek naar de ontwikkeling van nieuwe kankertherapieën zou worden versneld als de primaire menselijke kankercellen werden in het begin van nieuw onderzoek gebruikt. CTC de meest toegankelijke type kanker cellen, vanwege hun aanwezigheid in het bloed en het gemak van een standaard bloedafname. Daarnaast circulerende tumorcellen vormen een noodzakelijke stap in het proces van metastasering 5,6, zodat de relevantie ervan voor de ziekte en het nut voor het richten van nieuwe geneesmiddelen is duidelijk. Isolatie van CTC uit bloed in vitro wordt bemoeilijkt door de lage concentraties: in de orde van een per miljoen leukocyten of een per miljard erythrocyten 7. De meerderheid van de huidige methoden voor het opsporen van CTC in het bloed, met inbegrip van de enige door de FDA goedgekeurde techniek Cell Zoeken (Veridex), beschadigen of vernietigen cellen in het detectie proces, zich verzet tegen het gebruik buiten opsomming. De hierboven beschreven methode niet ten koste gaat levensvatbaarheid van de cellen en dus opent de deur voor toekomstige klinische onderzoek naar kanker. Als het herstel van intacte cellen is het doel van deze techniek, is het noodzakelijk dat cellen met zorg worden behandeld, vooral tijdens het bloed gescheiden stappen.
Er zijn een aantal instelbare parameters in dit systeem kan worden aangepast aan verbeterde opbrengst afhankelijk essentiële kenmerken zoals kanker soort bereikt. In de hierboven beschreven stappen waren we gekozen EpCAM als een CTC specifiek antilichaam voor alle soorten kanker, behalve bij de verwerking prostaatkanker monsters, waarbij anti-PSMA gebruikt. Verdere substituties van kanker-specifieke antilichamen zeker worden gebruikt om de prestatie van individuele patiënten te verbeteren. Bovendien kan selectine en antilichaam concentraties worden gewijzigd om daaronder het afvangen 8 te verbeteren.
"> Een essentieel kenmerk van het apparaat is de integratie van E-selectine moleculen op het oppervlak. E-selectine wordt normaal gesproken uitgedrukt op de luminale oppervlak van endotheelcellen en functie om snel bewegende leukocyten aantrekken naar sites van de ontsteking. Flowing leukocyten binden tijdelijk aan selectine moleculen, resulterend in een tragere rollen gedrag langzamer sterkere binding van de cel aan het endotheel van integrinen vergemakkelijkt. overtuigend experimenteel bewijs dat doet het geval dat CTC kan extravasaat door een gelijkaardig mechanisme 9,10. het opnemen van selectine ook kan het apparaat voor gebruik op grotere debieten, de tarieven die anders zouden cellen te voorkomen dat de binding aan antilichamen 11. Dus ons apparaat bootst een fysiologisch venule om biomimetically vloeiende CTC vast te leggen zonder het toebrengen van cellulaire schade.Verbeterde werking van het apparaat kan worden toegeschreven aan de toevoeging van de halloysiet buisje coating op het oppervlak luminalevan de inrichting. Eerdere studies hebben aangetoond dat er drie belangrijke componenten van de nanobuis coating die zorgt voor een verbeterde functionaliteit. Ten eerste, de nanobuis coating zorgt voor grotere oppervlakte, waardoor meer eiwit afzetting op het oppervlak 4. Ten tweede, bij het uitvoeren van atomaire kracht microscopie op het nanobuisje coating hebben we vastgesteld dat individuele nanotubes boven het oppervlak uitsteken in de stroom. Hierdoor selectine moleculen worden gepresenteerd liefst een micron boven de grond, zodat cellen kunnen worden vastgelegd en aangetrokken naar het oppervlak eerder in hun baan door de buis 4. Ten slotte halloysiet buisje coating kan leukocytadhesie voorkomen en verspreiding op het oppervlak zodat een beperkt aantal leukocyten met de CTC opgevangen en dus meer latere CTC zuiverheden 3.
The authors have nothing to disclose.
Het werk beschreven werd ondersteund door de Cornell Center op de micro-omgeving en metastasen door Award Aantal U54CA143876 van het National Cancer Institute. De inhoud is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en niet noodzakelijkerwijs het officiële standpunt van het National Cancer Institute en de National Institutes of Health. Dit werk werd bovendien deels gefinancierd door een National Science Foundation Graduate Research Fellowship (ADH).
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 |