Single cell level analysis of ATP release kinetics and cell fate following ultrasound targeted microbubble cavitation using microscopy techniques
Notice bibliographique
Résumé
Abstract It is known that ultrasound-targeted microbubble cavitation (UTMC) can induce vasodilation. This image guided spatially targeted approach is called provascular therapy when used as a radiotherapy sensitizer in radiation oncology. Extracellular adenosine-5’-triphosphate (eATP), which plays an important role in vascular tone regulation, is released by cells following UTMC, possibly through sonoporation (formation of temporary and non-deadly pores in the cell membrane) and/or cell death. Herein, we were interested in quantifying UTMC-mediated ATP released in vitro using a microfluidics-based model and study its relationship with UTMC-mediated cell fate to better understand and improve UTMC mediated bioeffects. Lipid microbubbles (MB, Definity®), luciferin-luciferase (LL – for eATP quantification), and propidium iodide (PI – poration tracer) were flown over HUVEC cells cultured in a microfluidic device. Ultrasounds at 1 MHz, varying in pressure (300, 400 kPa) and length (10, 100, 1000 cycles) were applied to the chip. The LL chemiluminescent signal after the ultrasound pulse was acquired with an EMCCD camera to characterize ATP release kinetics. Then, a viability assay was performed with calcein-AM. An in-house MATLAB program pairing eATP kinetics with PI/calcein data was used to classify cells into three categories (sonoporated, dead, and untreated). Within the testing conditions, a single UTMC pulse caused between 4% and 55% PI-positive (PI+) cells in the ultrasound-treated area. Amongst PI+ cells, we generally found more dead cells than sonoporated cells, except for milder pulses (300 kPa; 10 and 100 cycles). The analysis of individual responses of ATP release demonstrated that dead cells released more ATP (up to 22.4 ± 12.2 fmol/cell) than sonoporated cells (6.8 ± 3.4 fmol/cell) and at a faster release rate which peaked at 4s. This study showed that sonoporation plays a significant role in UTMC-mediated ATP release, advancing our understanding of UTMC’s potential use as a radiosensitizer in solid tumors.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».