یک دستگاه ریزسیال شناسی برای تسریع در شکار فیزیکی بدون برچسب
سلول های سرطانی از طریق جریان خون یا به عنوان سلول های تومور انفرادی در حال گردش (CTCs) یا گروه های چند سلولی (خوشه های CTC) متاستاز می شوند. فناوری های موجود برای غنی سازی CTC ها برای جداسازی CTC ها تکی طراحی شده اند و اگر چه خوشه های CTC در بعضی موارد قابل تشخیص هستند، شیوع و اهمیت واقعی آن ها هنوز تعیین نشده است. در اینجا یک تکنولوژی میکروتراشه (خوشه-تراشه) برای شکار خوشه های CTC به طور مستقل از نشانگرهای اختصاصی تومور از خون پردازش نشده توسعه یافته است. خوشه های CTC از طریق تله های منشعب کننده اختصاصی در شرایط تنش برشی کم جداسازی می شوند که یکپارچگی آن ها حفظ شود و حتی خوشه های دوسلولی به طور موثر شکار می شوند. ما با استفاده از خوشه-تراشه، خوشه های CTC را در 30-40 درصد از بیماران مبتلا به سرطان متاستازی سینه یا پروستات و یا ملانوما شناسایی کردیم. توالی یابی RNA خوشه های CTC، منشا توموری آن ها را تایید و ماکروفاژهای حاصل از بافت را در میان خوشه ها شناسایی کرد. گرفتن کارآمد خوشه های CTC، تشخیص دقیق خواص بیولوژیکی و نقش آن ها در متاستاز را امکان پذیر می سازد.
جداسازی و تجزیه و تحلیل CTC های نادر، نقش مهمی در درک متاستاز ایجاد شده در خون و همچنین نظارت بر پاسخ سرطانی غیر تهاجمی پس از مداخلات درمانی دارد. پیشرفت قابل توجهی در توسعه دستگاه های مورد نیاز برای جذب یک سلول تومور در بین میلیاردها سلول خونی طبیعی انجام شده است (1،2). در بین این دستگاه ها، فناوری های ریزسیال مزایای مهمی از جمله پردازش با کارایی بالا با جداسازی کارا و کم برش (3-6) سلول های ثابت نشده است که پس از آن به راحتی آنالیزهای مولکولی و عملکردی روی آن ها انجام می شود (7).
متاستاز می تواند ناشی از سلول های سرطانی تکی باشد که می تواند یک فنوتیپ انتقالی اپیتلیوم به مزونشیم ( EMT) پیدا کند و در اوایل دهه 1950 نیز پیشنهاد شده است که گروه بندی سلول های شکسته شده از تومورهای اولیه این تبدیل را میانجی گری می کنند (8،9). این تومورهای در گردش هم در موش مدل (10) و هم در نمونه های خون انسان (4، 7، 11 تا 15) گزارش شده اند، که شامل ترومب های بزرگ یا لخته های خون حاوی سلول های تومور تا توده های سلولی تومور مخلوط با سلول های واکنش پذیر استروما هستند (16). علاوه بر این، خوشه های سلول های تومور تزریق شده به صورت داخل وریدی توانایی بیشتری در آغاز متاستاز در موش نسبت به سلول های تکی مشابه دارند (8،9). در بیماران مبتلا به سرطان متاستاتیک، وجود خوشه های CTC به تازگی با پیش آگهی ضعیف همراه شده است (17، 18).
Cancer cells metastasize through the bloodstream either as single migratory circulating tumor cells (CTCs) or as multicellular groupings (CTC clusters). Existing technologies for CTC enrichment are designed to isolate single CTCs, and although CTC clusters are detectable in some cases, their true prevalence and significance remain to be determined. Here we developed a microchip technology (the Cluster-Chip) to capture CTC clusters independently of tumor-specific markers from unprocessed blood. CTC clusters are isolated through specialized bifurcating traps under low–shear stress conditions that preserve their integrity, and even two-cell clusters are captured efficiently. Using the Cluster-Chip, we identified CTC clusters in 30–40% of patients with metastatic breast or prostate cancer or with melanoma. RNA sequencing of CTC clusters confirmed their tumor origin and identified tissue-derived macrophages within the clusters. Efficient capture of CTC clusters will enable the detailed characterization of their biological properties and role in metastasis.
The isolation and analysis of rare CTCs holds great promise for providing insight into blood-borne metastasis, as well as monitoring cancer response noninvasively following therapeutic interventions. Considerable progress has been made in the development of devices to capture one tumor cell among a billion normal blood cells1,2. Among these, microfluidic technologies have the important advantage of combining high-throughput processing with low-shear and efficient isolation3–6 of unfixed cells, which are readily subjected to molecular and functional analyses7.
Metastasis can result from single cancer cells that acquire a migratory epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) phenotype, and as early as the 1950s, it was also suggested to be mediated by groupings of cells that appear to break off from primary tumors8,9. Such circulating tumor emboli have been reported in both mouse models10 and human blood specimens4,7,11–15, ranging from large thrombi or blood clots carrying tumor cells to clumps of tumor cells mixed with reactive stromal cells16. Moreover, intravenously injected tumor cell clusters show higher metastasis initiation capability in the mouse compared to otherwise identical single cells8,9. In patients with metastatic cancer, presence of CTC clusters has recently been associated with a poor prognosis17,18
نتایج
طراحی خوشه-تراشه
توصیف و بهینه سازی تراشه با استفاده از لاین های سلولی
خوشه-تراشه از روش های دیگر بهتر است
خوشه آزاد شده از خوشه-تراشه
شکار خوشه های CTC از نمونه های خون بیماران
آنالیز ایمونوسیتوشیمیایی و مولکولی خوشه های CTC بیمار
بحث
مواد و روش ها
RESULTS
Design of the Cluster-Chip
The Cluster-Chip outperforms other methods
Cluster release from the Cluster-Chip
Capture of CTC clusters from blood samples of patients
Immunocytochemical and molecular analysis of patient CTC clusters
DISCUSSION
Methods
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه