Neue Publikation zur Untersuchung der Wirkung von Chemotherapeutika auf Krebszellen mittels Adhäsionsrauschen-Spektroskopie

Die Fachpublikation von M. Ell (Erstautor) und weiteren Koautoren unseres Instituts und des Instituts für Festkörperelektronik zur Untersuchung der Wirkung von Chemotherapeutika auf Krebszellen mittels Adhäsionsrauschen-Spektroskopie wurde im Journal „Frontiers in Bioengineering and Biotechnology“ veröffentlicht. Herzlichen Glückwunsch!

Links ist ein grauen Zellkörper über einem Transistor, mittig eine graue und rote abflachende Kurve, rechts das aus Messdaten generierte Bild überlagert mit Mikroskopbild.

© Maximilian Ell

Zelldetektion mittels Adhäsionsrauschen (A) Oben: Schematische Zelle auf einem Messtransistor. Unten: Äquivalenter elektronischer Schaltkreis der Zell-Chip-Kopplung (B) Methodik über Zelladhäsionsrauschen ΔSv (C) Rote Konturen: elektrisch detektierte Krebszellen. Hintergrund: hellfeldmikroskopische Aufnahmen von Zellaggregaten

Abstract:

With cancer as one of the leading causes of death worldwide, there is a need for the development of accurate, cost-effective, easy-to-use, and fast drug-testing assays.

While the NCI 60 cell-line screening as the gold standard is based on a colorimetric assay, monitoring cells electrically constitutes a label-free and non-invasive tool to assess the cytotoxic effects of a chemotherapeutic treatment on cancer cells.

For decades, impedance-based cellular assays extensively investigated various cell characteristics affected by drug treatment but lack spatiotemporal resolution. With progress in microelectrode fabrication, high-density Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS)-based microelectrode arrays (MEAs) with subcellular resolution and time-continuous recording capability emerged as a potent alternative.

In this article, we present a new cell adhesion noise (CAN)-based electrical imaging technique to expand CMOS MEA cell-biology applications: CAN spectroscopy enables drug screening quantification with single-cell spatial resolution. The chemotherapeutic agent 5-Fluorouracil exerts a cytotoxic effect on colorectal cancer (CRC) cells hampering cell proliferation and lowering cell viability. For proof-of-concept, we found sufficient accuracy and reproducibility for CAN spectroscopy compared to a commercially available standard colorimetric biological assay. This label-free, non-invasive, and fast electrical imaging technique complements standardized cancer screening methods with significant advances over established impedance-based approaches.

 

Fachpublikation: Assessment of chemotherapeutic effects on cancer cells using adhesion noise spectroscopy, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster