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Système de nanobead d'immunoengineer de chercheurs pour le dépistage de diffusion de cellule tumorale

Une équipe de recherche immunoengineered un système de nanobead pour l'isolement et le dépistage des cellules tumorales de diffusion (CTCs). Un état sur leur recherche a été relâché sur le serveur de prétirage de bioRxiv*.

Les tissus cancéreux ont jeté les cellules tumorales libres - connues sous le nom de CTCs - dans le sang périphérique. CTCs sont associés à 90% des morts liées au cancer. Elles sont pour cette raison considérées des biomarqueurs pronostiques dans la diagnose de métastase et de cancer de tumeur. Cependant, le manque d'un test commercial efficace a limité cette approche. Une équipe interdisciplinaire - de l'Université de Harvard aux États-Unis et la deuxième université militaire et l'université de Tongji en Chine - a conçu et a obtenu une méthode pour trouver ces CTCs du tampon ou du sang périphérique.

Concevant l'isolement magnétique et le dépistage basé sur fluorescent pour ces cellules, l'équipe a employé un anti-EpCAM système magnétique anticorps-modifié et fluorescent de nanobeads (iFMNS) - d'une façon non destructive - avec le rendement de l'ordre de 70-95%.

Notamment, ces petits nanobeads biocompatibles se sont avérés pour n'avoir aucun choc sur la viabilité et le bouturage du CTCs. C'est principal important pour examiner les cellules d'isolement utilisant des techniques cellulaires et moléculaires d'analyse. Puisque cette technique est non destructive, les cellules d'isolement pourraient être directement employées pour la culture, renversent le contrôle de réaction en chaîne de transcription-polymérase (RT-PCR), et l'identification (ICC) d'immunocytochimie.

Un anti-EpCAM (molécule d'adhésion de cellule épithéliale, ou CD326) anticorps monoclonal est conjugué avec les nanobeads par l'intermédiaire des ponts en streptavidin-biotine. Il grippe aux molécules d'EpCAM actuelles sur la surface du CTCs. Les anti-EpCAM nanoprobes magnétiques fluorescents obtenus activent la visualisation directe sur la surface de CTCs capté sans marquage complémentaire. La fluorescence ultrabright (encapsulée avec beaucoup de points de tranche de temps) améliore la sensibilité fluorescente d'immunoessai avec l'immunoprobe unique de points de tranche de temps.

De la caractérisation de boucle d'hystérésis magnétique, les chercheurs prouvent que ces nanobeads ont une excellente propriété superparamagnétique à la température ambiante avec une valeur réglable de saturation magnétique (41,6 emu/g et 6,04 emu/g) en réglant la concentration des nanoparticles magnétiques ajoutés.

Dans cette approche, les chercheurs ont préparé les nanobeads magnétiques fluorescents par une technique huile/eau d'émulsion-évaporation, utilisant poly (anhydride styrène-Co-maléique) (PSMA) comme matériau de modification pour des nanobeads. Ils ont précipité le polymère avec les points enfermés de tranche de temps et les nanoparticles magnétiques à l'intérieur des nanobeads de polymère - formation des nanobeads d'hybride de polymère/nanoparticle.

Ces nanobeads sont 114 nanomètre de diamètre (la taille hydrodynamique moyenne), avec un index de multidispersion (PDI) de 0,13, indiquant le bon monodispersity. Les chercheurs prétendent la stabilité colloïdale considérable - aucune totalisation ou précipitation dans tout le procédé.

Dans cette méthode, les chercheurs ont incubé les nanobeads avec les cellules pendant 10 mn. Ils ont séparé la suspension de cellules en appliquant un séparateur de fléau magnétique et ont compté les cellules captées sur un hémocytomètre sous un photomicroscope lumineux.

« En raison du procédé doux de réaction et de l'isolement de modification de polymère entre QDs et MNPs, QDs s'est encapsulé dans les nanospheres de polymère possèdent toujours l'intensité fluorescente élevée. »

Les chercheurs promeuvent ont validé cette technique sur les prises de sang périphériques d'un malade du cancer de poumon, avec la haute performance - avec succès support de l'application clinique potentielle de cette méthode. Ils ont observé que le CTCs ont été particulièrement identifiés dans les prises de sang provenant de WBCs, confirmant que le système comme-construit pourrait efficacement isoler et recenser CTCs pour imiter les échantillons cliniques.

Ils prouvent également que la séparation magnétique utilisant l'iFMNS n'induit pas l'apoptose de cellule tumorale (mort cellulaire programmée). L'iFMNS a capté des cellules tumorales proliférées sans évolution important dans le comportement et la morphologie avec les échantillons témoins des lignées cellulaires SGC-7901.

Viabilité et analyses d
Viabilité et analyses d'ACP des cellules tumorales captées. (a) Image microscopique des cellules captées colorées par le bleu trypan. (b) Analyse d'apoptose du contrôle des cellules tumorales et des cellules tumorales captées par cytométrie de flux. Au moins 10.000 cellules ont été mesurées selon l'échantillon. La proportion (%) du numéro de cellules est montrée dans chaque bloc-manettes. La proportion de cellules viables a été montrée dans le bloc-manettes R4 (FITC-/PI-), premières cellules d'apoptotique montrées dans le bloc-manettes R5 (FITC+/PI-), apoptotique tardive/cellules nécrotiques montrées dans le bloc-manettes R3 (FITC+/PI+). (c) Des images microscopiques du contrôle et les cellules tumorales captées ont été plaquées et cultivées pour l'électrophorèse en gel d'agarose de 12, 24, et 48 H. des produits de l'amplification de RT-PCR de la mutation d'EGFR (d) et du GAPDH (e). (Voie 1 : Échelle d'ADN, voie 2 : Les cellules A549 ont capté avec des iFMNs, la voie 3 : Cellules HCC827 captées avec des iFMNs).

Cadmium-contenant des points de tranche de temps sont limités dans le marquage biologique - principalement en raison de leur toxicité pour la croissance des cellules. Dans cette étude, le choc observé sur la croissance des cellules et l'apoptose peuvent être attribués à l'encapsulation épaisse de shell de polymère autour des points de tranche de temps qui ont évité n'importe quelle fuite d'ions de cadmium.

D'ailleurs, les chercheurs ont également vérifié les cellules tumorales captées pour l'analyse moléculaire d'acide nucléique, recherchant n'importe quels dégâts possibles. Ils constatent que cette approche n'a aucune influence sur l'extraction d'ARN et la réaction d'ACP. Le RT-PCR peut être employé pour analyser les cellules d'isolement sans dissocier l'iFMNS.

L'iFMNS ultra-lumineux développé sont potentiel pour l'isolement rapide et simple de CTCs et peuvent être adoptés pour que le marquage multiplexé améliore le contrôle et l'analyse de CTCs utilisant QDs avec différents couleurs et signes de fluorescence. »

Cet article présente une approche simple, biocompatible et rentable pour la retenue, l'isolement, et le dépistage simultanés de CTCs utilisant un système magnétique immunofluorescent de nanobead (iFMNS) enduit d'un anti-EpCAM anticorps monoclonal. Avec le rendement de l'ordre de 70-95% des cellules examinées, la viabilité de 95% des cellules captées, et le temps de basculement rapide de résultats, cette méthode a pu être avantageuse au-dessus des techniques actuelles procurables.

En résumé, l'équipe a expliqué un système magnétique fluorescent ultra-lumineux de nanobeads qui a été avec succès construit pour la saisie simultanément efficace et le dépistage sensible de CTCs dans le sang total en combinant des points de tranche de temps, des nanoparticles magnétiques, et l'anti-EpCAM anticorps.

La capacité d'exécuter l'analyse biologique moléculaire suivante, qui était essentielle pour davantage de diagnostic clinique et de recherche, est un point culminant de cette approche.

Avis *Important

le bioRxiv publie les états scientifiques préliminaires qui pair-ne sont pas observés et ne devraient pas, en conséquence, être considérés comme concluants, guident la pratique clinique/comportement relatif à la santé, ou traité en tant qu'information déterminée.

Journal reference:
Dr. Ramya Dwivedi

Written by

Dr. Ramya Dwivedi

Ramya has a Ph.D. in Biotechnology from the National Chemical Laboratories (CSIR-NCL), in Pune. Her work consisted of functionalizing nanoparticles with different molecules of biological interest, studying the reaction system and establishing useful applications.

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