腫瘍治療領域(TTFields)は、低強度、中周波、交番電界の連続非侵襲的適用によってもたらされる効果的な抗腫瘍治療法である。 TTFields in vitroアプリケーションシステムを使用して細胞株にTTFieldsアプリケーションを適用すると、細胞数が最も減少する最適な頻度を決定することができます。
フィールド(TTFields)を治療する腫瘍は数百キロヘルツの周波数範囲の電界を交互に、低強度の連続的、非侵襲的なアプリケーション(1-3 V / cm)とを介して送達される有効な治療法です。組織培養におけるTTFieldsの研究は、高誘電率(ここでε> 5,000)を有するセラミックペトリ皿に変化する周波数と強度の電界の印加を可能にするTTFields インビトロのアプリケーションシステムを用いて行われます。セラミックペトリ皿の底部にカバーガラス上に播種癌細胞株は、細胞数およびクローン原性アッセイなどの治療結果試験を容易にするために、様々な周波数で二つの直交方向で送達TTFieldsに供されます。この報告書に示された結果は、細胞数およびクローン原性アッセイの両方に関してTTFieldsの最適な周波数は、両方の卵巣癌および神経膠腫細胞のための200 kHzであることを示しています。
腫瘍を治療する腫瘍(TTFields)は、多形性グリア芽細胞腫および潜在的に他の種類の癌の治療のための抗有糸分裂様式である。これらのフィールドは、低強度(1-3V / cm)、中間周波数(100-500kHz)の交番電場を腫瘍領域1,2に連続的に印加することによって供給される。 インビトロおよびインビボでの TTFieldsの適用は 、様々な癌細胞株の増殖およびいくつかの動物腫瘍モデル1,2,3,4,5,6,7における腫瘍の進行の両方を阻害することが示された。グリア芽細胞腫および非小細胞肺癌を含む固形腫瘍患者のパイロット臨床試験およびより大きなランダム化研究では、連続TTFieldsアプリケーション8,9,10の安全性と有効性を評価しました。 TTFieldの有効性は、(1)周波数依存性であり、特定の最適な頻度で異なる起源1,2,4,5,6,7から細胞株の細胞数が最も減少すること; (2)電界強度に依存し、約1V / cmでの活動の最小閾値およびより強力なより高い強度1,2,7,11; (3)処置期間がより長くなると増強される; 5 。 (4)2方向TTFieldが各Othに垂直に適用された場合単一の方向から印加された電界と比較して、上記の知見に基づいて、患者の皮膚に局在する2セットのトランスデューサアレイを用いて腫瘍床12,13の電場強度を最大にするために、長期間にわたって患者にTTFieldを適用することができる。
インビトロで癌細胞に対するTTFieldの効果を研究することは、現在、特定の腫瘍型に適用する最適な頻度を決定する唯一の方法を提供する。最適な周波数を試験するには、細胞培養物に対して100〜500kHzの範囲および3V / cm 2の最大二乗(RMS)の強度で異なる周波数を印加することを可能にする装置が必要である。 TTFieldsアプリケーションでは熱が発生するため、アプリケーションシステムでは過度の熱を放散し、温度を厳密に制御する必要があります。
いくつかのデバイスEは、細胞培養1、2、5、14、15、16 TTFieldsアプリケーションを可能にするために、長年にわたって開発しました。これらの装置の全てにおいて、使用される電極は、電極表面でのそのような電子交換などの導電性電極の使用及び媒体1に有毒な金属イオンの放出に伴う注意事項を回避するために絶縁されました。試験した様々なTTFieldsアプリケーションシステムとの間の主な違いは、絶縁碍子2の薄膜、14、15、16又は高誘電率材料で絶縁金属ワイヤからなる電極( 例えば、いずれかで、使用される電極の絶縁体の一種でありますニオブ酸鉛マグネシウム – titanatE(PMN-PT))6。絶縁ワイヤ電極がTTFieldsアプリケーションの比較的簡単でコスト効果の高いソリューションを提供するが、それらはしばしば、1 V / cmの閾値を超えると細胞播種のために利用可能な表面によって効果的な電界強度を達成するのに必要な高電圧によって制限されます電極間の距離が比較的小さいです。高誘電率材料を用いて絶縁電極に基づくシステムは、特別な設計と製造能力を必要とし、まだ彼らは、高電圧を必要とせず、電極間の細胞増殖のための大きな面積を提供することができます。
この研究で使用TTFields インビトロアプリケーションシステムは、コアユニットは、高誘電率セラミック( すなわち、PMN-PT)からなるペトリ皿(TTFields皿、 図1を参照)であると、システムの後者のクラスに属します。 2つの電極対が外側WALに垂直に印刷されています2方向からの電界の印加を可能にするためのTTFields皿を使用した。電極は正弦波形発生器と増幅器に接続されており、50~500kHzの周波数範囲でTTFieldを印加することができます。過度の熱を消散させるために、TTFieldsディッシュは、ディッシュ温度の絶え間ない監視およびシステムによって印加される電圧の調整を使用して実行される中温制御が行われ、冷蔵インキュベーター内に保持される。実際には、ディッシュ内の目標温度が達成されるまで、システムが電圧を増加させるので、インキュベータをより低い温度に設定すると、より高い電界強度につながる。ディッシュ内の温度とインキュベーターの温度との差は、温度勾配に依存して、いくらかの蒸発を引き起こし得る。したがって、適切な増殖条件を維持するために、培養培地を24時間毎に交換する必要がある。
以下のプロトコル細胞数の最大の減少とコロニーを形成する生存細胞の電位の低下が達成されるように、癌細胞にTTFields周波数のアプリケーションを最適化するための実験手順を説明します。
TTFieldは、適切に調整された交番電界1,2,8,9,10,17の連続的な適用に基づく、新たな抗腫瘍モダリティである。抗腫瘍効果を最大にすることは、すべての治療様式にとって望ましい結果である。したがって、癌細胞増殖阻害の追加のパーセントごとに「戦う」ことは、患者の長期的な臨床結果に重要な影響を及ぼし得る。これは、TTFieldsアプリケーションの必要な連続性とその結果の累積効果のためです。 TTFieldアプリケーションの最大化は、(1)電界強度の増加、(2)治療期間の延長、(3)最も効果的な組み合わせの発見最適な周波数1,2,4,6,7を規定する他の治療様式18,19 、および(4)を使用している。腫瘍の部位での電場強度を最大にすることは、患者の皮膚上のアレイの位置を最適化することによって達成される。これは、患者20の個々の解剖学的構造に基づいて腫瘍への最大電界強度の送達を可能にする。治療期間の延長は、主に患者の治療遵守に依存している(少なくとも18時間/日)。他の治療法との適切な組み合わせを見出し、最適な頻度を決定することは、TTFields治療結果のための有効なマーカーが現在利用可能でないため、 インビトロの結果に大きく依存する。この作業では、実験的なproceduresはTTFields インビトロのアプリケーションシステムを使用して、癌細胞株に対する最適TTFields周波数を決定するために必要。ここに記載された方法は、潜在的にTTFieldsと他の癌治療法の組み合わせ( 例えば、化学療法剤または放射線照射)をスクリーニングするために、各特定の併用治療のためのTTFields投与のための最適な周波数を決定するために用いることができます。
以前の刊行物に沿って、ここに示す結果は、両方の神経膠腫細胞および卵巣癌細胞の治療のための最適な周波数は、200 kHzの1、7であることを実証しています。本研究では、クローン原性の可能性を低減するための最適なTTFields周波数が最大の細胞毒性効果につながる頻度と関連していることを初めて実証しました。 TTFields( すなわち、細胞傷害性およびクローン原性)の効果を定量化するために、この研究で使用される方法A治療成果を評価するための多くの可能な標準的エンドポイントアッセイのうちの2つだけである。さらなる治療成果検査には、(1)細胞内構造の可視化のために細胞を顕微鏡で覆うカバースリップを固定し、染色し、マウントすること、 (2)TTFields皿自体から、または新しい使い捨て皿にカバースリップを移した後に、タンパク質およびRNA抽出物のアッセイを行う; (3)フローサイトメトリー分析のために染色された細胞をトリプシン処理すること。
慎重な実験計画は、TTFieldの送達後の治療成果に影響を与える。重要なステップは、鋭敏な細胞株に適用すると高すぎる強度が必要なアッセイのために必要なアッセイのために少なすぎる結果になるため、実験を通して細胞増殖が過増殖に至らず適切な電場強度を使用することを保証することを含む最適な周波数。逆に、非常に低い強度で適用されたTTFieldより感受性の低い細胞株では、固有の変異によってマスクされ得る小さな効果が生じる。治療ログは、実験を通して、各皿ごとに温度安定性、電流、および抵抗に関する貴重な情報を調べるべきである。治療開始時に誤った皿を交換し、所望の治療パラメータを満たさない皿からのデータを除外することは、複製間の変動性を最小にする。
要約すると、TTFieldsは臨床現場ですでに有効性と安全性が証明されている新たな抗がん治療法である8,9,10。ここに記載されているプロトコルを使用してインビトロ設定でTTFieldを試験することは、臨床設定におけるTTFields処置パラメータの最適化を可能にし、基礎となる作用機序の理解を広げる可能性がある。
The authors have nothing to disclose.
著者には確認応答がありません。
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 |