Understanding flow dynamics, viability and metastatic potency of cervical cancer (HeLa) cells through constricted microchannel

doi:10.1038/s41598-018-35646-3

.2018年11月26日；8(1):17357.

doi:10.1038/s41598-018-35646-3。

通过收缩微通道了解宫颈癌（HeLa）细胞的流动动力学、生存能力和转移潜能

比尼塔·纳特¹, 阿西夫·拉扎², 维沙尔·塞提¹, 阿马雷什·达拉尔¹, 悉达多·桑卡·戈什², 乔塔姆·比斯瓦斯^三

附属公司

¹印度技术学院机械工程系，印度古瓦哈蒂，781039。
²印度技术学院生物科学和生物工程系，印度古瓦哈蒂，781039。
^三印度技术学院机械工程系，印度古瓦哈蒂，781039。gtm@iitg.ac.in。

PMID： 30478455
预防性维修识别码：项目经理6255798
内政部： 10.1038/s41598-018-35646-3

通过收缩微通道了解宫颈癌（HeLa）细胞的流动动力学、生存能力和转移潜能

比尼塔·纳特等。科学代表. 2018.

.2018年11月26日；8(1):17357.

doi:10.1038/s41598-018-35646-3。

作者

比尼塔·纳特¹, 阿西夫·拉扎², 维沙尔·塞提¹, 阿马雷什·达拉尔¹, 悉达多·桑卡·戈什², 乔塔姆·比斯瓦斯^三

附属公司

¹印度技术学院机械工程系，印度古瓦哈蒂，781039。
²印度技术学院生物科学和生物工程系，印度古瓦哈蒂，781039。
^三印度技术学院机械工程系，印度古瓦哈蒂，781039。gtm@iitg.ac.in。

PMID： 30478455
预防性维修识别码：项目经理6255798
内政部： 10.1038/s41598-018-35646-3

摘要

为了了解转移的新兴挑战，设计并制作了一个直径为35μm的微通道，该微通道收缩至7μm，距离200μm，总长度为3mm，使用由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成的掩模对准器模拟体内毛细血管。在顶部安装一个薄玻璃盖玻片，以在显微镜下以30μl/h的恒定流速监测单个或聚集的恶性HeLa细胞（大小17-30μm）在狭窄的微通道中的运动。对30μm单个细胞的高速视频图像进行定量反褶积，发现细胞在收缩过程中发生变形，其伸长率、平均通过速度和进入时间分别为2.67、18 mm/s和5.1 ms。通过吖啶橙/溴化乙锭双重染色对活细胞和凋亡细胞进行的形态学分析表明，通过收缩退出后保留了显著的活细胞群，并且通过染料排除测定定量了50%的活细胞指数。实时聚合酶链反应测量的微流控参数、形态和相关转移性MMP2基因表达效率的累积数据显示，可能导致转移的毒力潜能得以保留，这将有助于开发用于癌症治疗的未来MEMS设备。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有相互竞争的利益。

数字

图2
微通道的设计和表征。(一)微通道的设计；(b条)微通道的显微视图和收缩部分的放大视图；(**c（c）**)收缩通道宽度的FESEM分析；(d日)收缩通道长度的FESEM分析；(**e（电子）**)收缩段两侧锥形段长度的FESEM分析。

图3
高速摄影机拍摄HeLa细胞通过微通道狭窄部分的运动。(一)单个细胞的运动：（i）接近收缩处的单个液滴，（ii）进入收缩处的细胞，（iii）和（iv）在收缩处内移动的细胞，（v）从收缩处挤出的细胞和（vi）在收缩处外流动的细胞。(b条)三个细胞的运动：（i）接近收缩的三个细胞，（ii）和（iii）逐个进入收缩的细胞，（iv）和（v）在收缩内运动并逐个向外运动的细胞，以及（vi）在收缩外流动的细胞。(**c（c）**)聚集细胞的运动：（i）聚集细胞接近收缩，（ii）和（iii）细胞排成一列进入收缩并穿过收缩，（iv–viii）细胞进入收缩并逐个向外移动以重新形成聚集的HeLa细胞簇。

图4
微通道中单个细胞的移动。(一)单个细胞通过收缩通道不同部分的运动示意图。(b条)直径为20.5µm的单个电池的运动。(**c（c）**–**e（电子）**)直径为17至30µm的单个电池的伸长率指数、通过速度和进入时间。

图5
通道不同部位AO/EtBr双重染色的代表性图像。(一)入口段的活电池（带有一些碎屑）；(b条)活细胞从入口进入通道；(**c（c）**)在通道的收缩部分中移动的活细胞；和(d日)出口段的活细胞和死细胞。

图6
HeLa细胞通过收缩通道的活性。(一)从伯爵夫人自动化细胞计数器获得的染色细胞的图像。(b条)与初始条件下通过收缩后仍然存活的细胞百分比以及与保持在相同环境中相同时间段但未通过收缩的细胞百分比进行比较。细胞条件1指的是初始细胞，细胞条件2指的是不通过通道的模拟实验对照细胞，而细胞条件3指的是从收缩通道出口收集的细胞。

图7
HeLa细胞的转移曲线。从收缩通道出口收集并在细胞培养皿中再生的细胞显微图像(一) 12, (b条)48和(**c（c）**)72小时；和(d日)MMP2表达水平的表达。棒材=50μm。

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1. Begg，C.B.和Schrag，D.癌症治疗后死亡的归因。牛津大学出版社，2002年。-公共医学
1. 威廉姆斯SCP。循环肿瘤细胞。美国国家科学院院刊。2013;110:4861. doi:10.1073/pnas.1304186110。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Paterlini-Brechot P，Benali NL。循环肿瘤细胞（CTC）检测：临床影响和未来方向。癌症信件。2007;253:180–204. doi:10.1016/j.canlet.2006.12.014。-内政部-公共医学
1. Krebs MG等。循环肿瘤细胞的分子分析-生物学和生物标记物。Nature评论临床肿瘤学。2014;11:129–144. doi:10.1038/nrclonnc.2013.253。-内政部-公共医学
1. Yu M，Stott S，Toner M，Maheswaran S，Haber DA。循环肿瘤细胞：分离和表征方法。细胞生物学杂志。2011;192:373–382. doi:10.1083/jcb.201010021。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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[2] Begg，C.B.和Schrag，D.癌症治疗后死亡的归因。牛津大学出版社，2002年。-公共医学

[3] 威廉姆斯SCP。循环肿瘤细胞。美国国家科学院院刊。2013;110:4861. doi:10.1073/pnas.1304186110。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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[5] Paterlini-Brechot P，Benali NL。循环肿瘤细胞（CTC）检测：临床影响和未来方向。癌症信件。2007;253:180–204. doi:10.1016/j.canlet.2006.12.014。-内政部-公共医学

[6] Paterlini-Brechot P，Benali NL。循环肿瘤细胞（CTC）检测：临床影响和未来方向。癌症信件。2007;253:180–204. doi:10.1016/j.canlet.2006.12.014。-内政部-公共医学

[7] Krebs MG等。循环肿瘤细胞的分子分析-生物学和生物标记物。Nature评论临床肿瘤学。2014;11:129–144. doi:10.1038/nrclonnc.2013.253。-内政部-公共医学

[8] Krebs MG等。循环肿瘤细胞的分子分析-生物学和生物标记物。Nature评论临床肿瘤学。2014;11:129–144. doi:10.1038/nrclonnc.2013.253。-内政部-公共医学

[9] Yu M，Stott S，Toner M，Maheswaran S，Haber DA。循环肿瘤细胞：分离和表征方法。细胞生物学杂志。2011;192:373–382. doi:10.1083/jcb.201010021。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Yu M，Stott S，Toner M，Maheswaran S，Haber DA。循环肿瘤细胞：分离和表征方法。细胞生物学杂志。2011;192:373–382. doi:10.1083/jcb.201010021。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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