Células tumorais circulantes são isolados a partir do sangue de pacientes com cancro sem causar danos celulares. Isolamento de células tumorais é realizada usando uma superfície bimolecular da E-selectina para além de anticorpos contra marcadores epiteliais. Um revestimento de nanotubo especificamente promove a adesão de células cancerosas, resultando em purezas de captura elevadas.
Células tumorais circulantes (CTC) são células que divulgam a partir de um tumor primário em todo o sistema circulatório e que em última instância pode formar tumores secundários em locais distantes. CTC contagem pode ser utilizado para seguir a progressão da doença com base na correlação entre a concentração de CTC no sangue e gravidade da doença 1. Como uma ferramenta de tratamento, CTC poderia ser estudado em laboratório para desenvolver terapias personalizadas. Para este fim, o isolamento CTC deve causar nenhum dano celular, e contaminação por outros tipos de células, em particular de leucócitos, devem ser evitados tanto quanto possível 2. Muitas das técnicas atuais, incluindo o dispositivo aprovado pela FDA único para a enumeração CTC, CTC destruir como parte do processo de isolamento (para mais informações, consulte Ref. 2). Um dispositivo micro para capturar CTC viável é descrito, constituído por uma superfície funcionalizada com E-selectina glicoproteína além de anticorpos contra marcadores epiteliais 3. Para melhorar desempenho do dispositivonho um revestimento de nanopartículas foi aplicado consistindo de nanotubos haloisite, um aluminossilicato de nanopartículas colhidas a partir de argila 4. As moléculas de E-selectina fornecer um meio para captar rápido CTC movendo que são bombeados através do dispositivo, dando uma vantagem sobre alternativos dispositivos microfluídicos em que vezes mais processamento são necessárias para fornecer células alvo com o tempo suficiente para interagir com uma superfície. Os anticorpos para alvos epiteliais fornecer CTC-especificidade para o dispositivo, bem como proporcionar um parâmetro prontamente ajustável para sintonizar o isolamento. Finalmente, o revestimento nanotubo haloisite permite o isolamento significativamente melhorada em comparação com outras técnicas, ajudando a captura de forma rápida células que se deslocam, proporcionando maior área de superfície para adsorção de proteínas, e repelindo leucócitos contaminantes 3,4. Este dispositivo é produzido por uma técnica simples usando de prateleira de materiais, e tem sido utilizado com sucesso para capturar as células cancerosas do sangue de metastáticopacientes com câncer. Células capturadas são mantidos durante até 15 dias em cultura após isolamento, e estas amostras consistem tipicamente de> 50% viáveis células cancerosas primárias a partir de cada paciente. Este dispositivo tem sido utilizado para capturar CTC viável tanto sangue diluído todo e amostras do buffy coat. Por fim, apresentamos uma técnica com a funcionalidade em uma clínica para desenvolver terapias contra o câncer personalizados.
É frequentemente o caso em que os primeiros passos na descoberta de novas terapêuticas do cancro utilizam linhas de células cancerosas, que se assemelham questionável para as células cancerosas primárias ainda continuar a ser utilizado, devido à sua facilidade de utilização no laboratório. A investigação sobre o desenvolvimento de novas terapias contra o câncer poderia ser acelerada se as células cancerosas humanas primárias foram utilizados no início da pesquisa romance. CTC são o tipo mais facilmente acessível de célula cancerosa, devido à sua presença no sangue e da facilidade de uma colheita de sangue padrão. Além disso, células tumorais circulantes representam um passo necessário no processo de metástase 5,6, pelo que a sua relevância para a doença e utilidade para o direcionamento de novas drogas é clara. Isolamento de CTC a partir de sangue in vitro é complicada pelas suas baixas concentrações: da ordem de um por milhão leucócitos ou a uma por bilhão eritrócitos 7. A maioria dos métodos actuais para a detecção de CTC no sangue, incluindo a célula única técnica aprovado pela FDA Pesquisa (Veridex), danos ou destruir as células no processo de detecção, impedindo o uso além de enumeração. O método descrito acima não comprometer a viabilidade celular e, assim, abre a porta para a investigação clínica sobre o cancro futuro. Como a recuperação de células intactas é o objetivo desta técnica, é imperativo que as células ser manuseados com cuidado, especialmente durante as etapas de separação de sangue.
Há um certo número de parâmetros ajustáveis no presente sistema que possa ser alterada para atingir rendimento melhorado, dependendo das características críticas, tais como o tipo de cancro. Nos passos acima descritos, que tinha escolhido para usar EpCAM como um anticorpo CTC-específico para todos os tipos de cancro, excepto quando o processamento de amostras de cancro da próstata, em que anti-PSMA foi usado. Outras substituições de cancro com anticorpos monoclonais específicos pode certamente ser usado para melhorar o desempenho para pacientes individuais. Além disso, as concentrações de selectina e anticorpo pode ser alterada para melhorar a captação 8.
"> Uma característica essencial do dispositivo é a incorporação de E-selectina moléculas sobre a superfície. E-selectina é normalmente expressa na superfície luminal das células endoteliais e de função para recrutar rápidas leucócitos que se deslocam para locais de inflamação. Leucócitos Flowing ligar transitoriamente para moléculas de selectina, resultando em um ritmo mais lento, comportamento circulante que facilita a ligação mais lento e mais forte da célula para o endotélio, por integrinas. evidência experimental convincente existe que faz o caso que CTC pode extravasamento por um mecanismo semelhante 9,10. A inclusão de selectina também permite que o dispositivo a ser operado a maiores taxas de fluxo, as taxas de que, caso contrário evitar que as células de se ligarem a anticorpos 11. Assim nosso dispositivo fisiologicamente imita uma vénula para capturar biomimetically fluindo CTC sem causar dano celular.O desempenho do dispositivo melhorado pode ser atribuída à adição do revestimento nanotubo haloisite para a superfície luminaldo dispositivo. Estudos anteriores demonstraram que existem três principais componentes do revestimento nanotubo que permite a funcionalidade melhorada. Em primeiro lugar, o revestimento de nanotubos proporciona uma área de superfície aumentada, permitindo maior deposição de proteína sobre a superfície 4. Em segundo lugar, na realização de microscopia de força atómica no revestimento nanotubo determinámos que nanotubos individuais sobressair da superfície para o fluxo. Isto permite que as moléculas de selectina a ser apresentada tanto como um micron acima da superfície de modo que as células podem ser capturados e recrutados para a superfície anterior no seu percurso através do tubo 4. Finalmente, o revestimento nanotubo haloisite é capaz de prevenir a adesão de leucócitos e espalhamento à superfície, permitindo a um número reduzido de leucócitos capturados juntamente com o CTC e, assim, uma maior purezas subsequentes CTC 3.
The authors have nothing to disclose.
O trabalho descrito foi apoiado pelo Centro de Cornell sobre o microambiente e metástases através do número Prêmio U54CA143876 do National Cancer Institute. O conteúdo é da exclusiva responsabilidade dos autores e não representam necessariamente as opiniões oficiais do Instituto Nacional de Câncer ou o National Institutes of Health. Este trabalho foi ainda financiado em parte por um 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 |