Label-free discrimination and selection of cancer cells from blood during flow using holography-induced dielectrophoresis.
cell sorting
circulating tumor cell
dielectrophoresis
imaging flow cytometry
lab on a chip
quantitative phase microscopy
Journal
Journal of biophotonics
ISSN: 1864-0648
Titre abrégé: J Biophotonics
Pays: Germany
ID NLM: 101318567
Informations de publication
Date de publication:
11 2020
11 2020
Historique:
received:
21
04
2020
revised:
02
07
2020
accepted:
21
07
2020
pubmed:
24
7
2020
medline:
24
6
2021
entrez:
24
7
2020
Statut:
ppublish
Résumé
We present a method for label-free imaging and sorting of cancer cells in blood, which is based on a dielectrophoretic microfluidic chip and label-free interferometric phase microscopy. The chip used for imaging has been embedded with dielectrophoretic electrodes, and therefore it can be used to sort the cells based on the decisions obtained during the cell flow by the label-free quantitative imaging method. Hence, we obtained a real-time, automatic, label-free imaging flow cytometry with the ability to sort the cells during flow. To validate our model, we combined into the label-free imaging interferometer a fluorescence imaging channel that indicated the correctness of the label-free sorting. We have achieved above 98% classification success and 69% sorting accuracy at flow rates of 4 to 7 μL hr
Identifiants
pubmed: 32700785
doi: 10.1002/jbio.202000151
doi:
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e202000151Informations de copyright
© 2020 Wiley-VCH GmbH.
Références
H. Mamdani, S. Ahmed, S. Armstrong, T. Mok, S. I. Jalal, Transl. Lung Cancer Res. 2017, 6, 648.
S. Wu, S. Liu, Z. Liu, J. Huang, X. Pu, J. Li, D. Yang, H. Deng, N. Yang, J. Xu, PLoS One. 2015, 10, 1.
M. Lustberg, K. R. Jatana, M. Zborowski, J. J. Chalmers, Minimal Residual Disease and Circulating Tumor Cells in Breast Cancer, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2012, p. 97.
L. Hajba, A. Guttman, TrAC Trends Anal. Chem. 2014, 59, 9.
P. Chen, Y.-Y. Huang, K. Hoshino, X. Zhang, Lab Chip 2014, 14, 446.
C. Jin, S. M. McFaul, S. P. Duffy, X. Deng, P. Tavassoli, P. C. Black, H. Ma, Lab Chip 2014, 14, 32.
P. Li, Z. S. Stratton, M. Dao, J. Ritz, T. J. Huang, Lab Chip 2013, 13, 602.
S. Kruspe, D. D. Dickey, K. T. Urak, G. N. Blanco, M. J. Miller, K. C. Clark, E. Burghardt, W. R. Gutierrez, S. D. Phadke, S. Kamboj, T. Ginader, B. J. Smith, S. K. Grimm, J. Schappet, H. Ozer, A. Thomas, J. O. McNamara II., C. H. Chan, P. H. Giangrande, Mol. Ther. Nucleic Acids 2017, 8, 542.
C. Nicolazzo, L. Colangelo, A. Corsi, G. Carpino, A. Gradilone, C. Sonato, C. Raimondi, E. Gaudio, P. Gazzaniga, W. Gianni, Anal. Cell. Pathol. 2018, 2018, 9718585.
A. F. Sarioglu, N. Aceto, N. Kojic, M. C. Donaldson, M. Zeinali, B. Hamza, A. Engstrom, H. Zhu, T. K. Sundaresan, D. T. Miyamoto, X. Luo, A. Bardia, B. S. Wittner, S. Ramaswamy, T. Shioda, D. T. Ting, S. L. Stott, R. Kapur, S. Maheswaran, D. A. Haber, M. Toner, Nat. Methods 2015, 12, 685.
V. Müller, S. Riethdorf, B. Rack, W. Janni, P. A. Fasching, E. Solomayer, B. Aktas, S. Kasimir-Bauer, K. Pantel, T. Fehm, Breast Cancer Res. 2012, 14, R118.
P. Paterlini-Brechot, N. L. Benali, Cancer Lett. 2007, 253, 180.
S. Stavrakis, G. Holzner, J. Choo, A. DeMello, Curr. Opin. Biotechnol. 2019, 55, 36.
J. Picot, C. L. Guerin, C. Le Van Kim, C. M. Boulanger, Cytotechnology 2012, 64, 109.
A. Cossarizza, H.-D. Chang, A. Radbruch, M. Akdis, I. Andrä, F. Annunziato, P. Bacher, V. Barnaba, L. Battistini, W. M. Bauer, S. Baumgart, B. Becher, W. Beisker, C. Berek, A. Blanco, G. Borsellino, P. E. Boulais, R. R. Brinkman, M. Büscher, D. H. Busch, T. P. Bushnell, X. Cao, A. Cavani, P. K. Chattopadhyay, Q. Cheng, S. Chow, M. Clerici, A. Cooke, A. Cosma, L. Cosmi, A. Cumano, V. D. Dang, D. Davies, S. de Biasi, G. del Zotto, S. Della Bella, P. Dellabona, G. Deniz, M. Dessing, A. Diefenbach, J. di Santo, F. Dieli, A. Dolf, V. S. Donnenberg, T. Dörner, G. R. A. Ehrhardt, E. Endl, P. Engel, B. Engelhardt, C. Esser, B. Everts, A. Dreher, C. S. Falk, T. A. Fehniger, A. Filby, S. Fillatreau, M. Follo, I. Förster, J. Foster, G. A. Foulds, P. S. Frenette, D. Galbraith, N. Garbi, M. D. García-Godoy, J. Geginat, K. Ghoreschi, L. Gibellini, C. Goettlinger, C. S. Goodyear, A. Gori, J. Grogan, M. Gross, A. Grützkau, D. Grummitt, J. Hahn, Q. Hammer, A. E. Hauser, D. L. Haviland, D. Hedley, G. Herrera, M. Herrmann, F. Hiepe, T. Holland, P. Hombrink, J. P. Houston, B. F. Hoyer, B. Huang, C. A. Hunter, A. Iannone, H. M. Jäck, B. Jávega, S. Jonjic, K. Juelke, S. Jung, T. Kaiser, T. Kalina, B. Keller, S. Khan, D. Kienhöfer, T. Kroneis, D. Kunkel, C. Kurts, P. Kvistborg, J. Lannigan, O. Lantz, A. Larbi, S. LeibundGut-Landmann, M. D. Leipold, M. K. Levings, V. Litwin, Y. Liu, M. Lohoff, G. Lombardi, L. Lopez, A. Lovett-Racke, E. Lubberts, B. Ludewig, E. Lugli, H. T. Maecker, G. Martrus, G. Matarese, C. Maueröder, M. McGrath, I. McInnes, H. E. Mei, F. Melchers, S. Melzer, D. Mielenz, K. Mills, D. Mirrer, J. Mjösberg, J. Moore, B. Moran, A. Moretta, L. Moretta, T. R. Mosmann, S. Müller, W. Müller, C. Münz, G. Multhoff, L. E. Munoz, K. M. Murphy, T. Nakayama, M. Nasi, C. Neudörfl, J. Nolan, S. Nourshargh, J. E. O'Connor, W. Ouyang, A. Oxenius, R. Palankar, I. Panse, P. Peterson, C. Peth, J. Petriz, D. Philips, W. Pickl, S. Piconese, M. Pinti, A. G. Pockley, M. J. Podolska, C. Pucillo, S. A. Quataert, T. R. D. J. Radstake, B. Rajwa, J. A. Rebhahn, D. Recktenwald, E. B. M. Remmerswaal, K. Rezvani, L. G. Rico, J. P. Robinson, C. Romagnani, A. Rubartelli, B. Ruckert, J. Ruland, S. Sakaguchi, F. Sala-de-Oyanguren, Y. Samstag, S. Sanderson, B. Sawitzki, A. Scheffold, M. Schiemann, F. Schildberg, E. Schimisky, S. A. Schmid, S. Schmitt, K. Schober, T. Schüler, A. R. Schulz, T. Schumacher, C. Scotta, T. V. Shankey, A. Shemer, A. K. Simon, J. Spidlen, A. M. Stall, R. Stark, C. Stehle, M. Stein, T. Steinmetz, H. Stockinger, Y. Takahama, A. Tarnok, Z. G. Tian, G. Toldi, J. Tornack, E. Traggiai, J. Trotter, H. Ulrich, M. van der Braber, R. A. W. van Lier, M. Veldhoen, S. Vento-Asturias, P. Vieira, D. Voehringer, H. D. Volk, K. von Volkmann, A. Waisman, R. Walker, M. D. Ward, K. Warnatz, S. Warth, J. V. Watson, C. Watzl, L. Wegener, A. Wiedemann, J. Wienands, G. Willimsky, J. Wing, P. Wurst, L. Yu, A. Yue, Q. Zhang, Y. Zhao, S. Ziegler, J. Zimmermann, Eur. J. Immunol. 2017, 47, 1584.
Y. Han, Y. Gu, A. C. Zhang, Y.-H. Lo, Lab Chip 2016, 16, 4639.
M. Li, R. K. Anand, Anal. Bioanal. Chem. 2018, 410, 2499.
T. Kolb, S. Albert, M. Haug, G. Whyte, J. Biophotonics 2015, 8, 239.
Z. R. Gagnon, Electrophoresis 2011, 32, 2466.
L. Duncan, H. Shelmerdine, M. P. Hughes, H. M. Coley, Y. Hübner, F. H. Labeed, Phys. Med. Biol. 2008, 53, N1.
M. Habaza, M. Kirschbaum, C. Guernth-Marschner, G. Dardikman, I. Barnea, R. Korenstein, C. Duschl, N. T. Shaked, Adv. Sci. 2017, 4, 1600205.
N. Godino, F. Pfisterer, T. Gerling, C. Guernth-Marschner, C. Duschl, M. Kirschbaum, Lab Chip 2019, 19, 4016.
M. Kirschbaum, C. R. Guernth-Marschner, S. Cherré, A. De Pablo Peña, M. S. Jaeger, R. A. Kroczek, T. Schnelle, T. Mueller, C. Duschl, Lab Chip 2012, 12, 443.
J. F. Swennenhuis, J. Reumers, K. Thys, J. Aerssens, L. W. Terstappen, Genome Med. 2013, 5, 106.
X. Hu, P. H. Bessette, J. Qian, C. D. Meinhart, P. S. Daugherty, H. T. Soh, Proc. Natl. Acad. Sci. 2005, 102, 15757.
S.-B. Huang, M.-H. Wu, Y.-H. Lin, C.-H. Hsieh, C.-L. Yang, H.-C. Lin, C.-P. Tseng, G.-B. Lee, Lab Chip 2013, 13, 1371.
V. Gupta, I. Jafferji, M. Garza, V. O. Melnikova, D. K. Hasegawa, R. Pethig, D. W. Davis, Biomicrofluidics 2012, 6, 024133.
M. Ebrahimi Warkiani, B. Luan Khoo, L. Wu, A. Kah Ping Tay, A. S. A. Bhagat, J. Han, C. Teck Lim, Nat. Protoc. 2016, 11, 134.
A. Lee, J. Park, M. Lim, V. Sunkara, S. Y. Kim, G. H. Kim, M.-H. Kim, Y.-K. Cho, Anal. Chem. 2014, 86, 11349.
S. Shapira, A. Shapira, D. Kazanov, G. Hevroni, S. Kraus, N. Arber, Oncotarget 2017, 8, 38581.
C. Amantini, M. B. Morelli, M. Nabissi, F. Piva, O. Marinelli, F. Maggi, F. Bianchi, A. Bittoni, R. Berardi, R. Giampieri, G. Santoni, Front. Oncol. 2019, 9, 874.
I. Desitter, B. S. Guerrouahen, N. Benali-Furet, J. Wechsler, P. A. Jänne, Y. Kuang, M. Yanagita, L. Wang, J. A. Berkowitz, R. J. Distel, Y. E. Cayre, Anticancer Res 2011, 31, 427.
D. C. Ghiglia, M. D. Pritt, Two-dimensional phase unwrapping: theory, algorithms, and software, John Wiley & Sons, New York 1998.
P. Girshovitz, N. T. Shaked, Biomed. Opt. Express 2012, 3, 1757.
D. Roitshtain, L. Wolbromsky, E. Bal, H. Greenspan, L. L. Satterwhite, N. T. Shaked, Part A. 2017, 91, 482.
N. Nissim, M. Dudaie, I. Barnea, N. T. Shaked, Cyto. Part A. 2020, In Press.
J. A. K. Suykens, J. Vandewalle, Neural Process. Lett. 1999, 9, 293.
A. Yevick, M. Hannel, D. G. Grier, Opt. Express 2014, 22, 26884.
M. Kirschbaum, M. S. Jaeger, T. Schenkel, T. Breinig, A. Meyerhans, C. Duschl, J. Chromatogr. A 2008, 1202, 83.
H. Kim, H. Terazono, Y. Nakamura, K. Sakai, A. Hattori, M. Odaka, M. Girault, T. Arao, K. Nishio, Y. Miyagi, K. Yasuda, PLoS One 2014, 9, e104372.
M. E. Warkiani, G. Guan, K. B. Luan, W. C. Lee, A. A. S. Bhagat, P. K. Chaudhuri, D. S. W. Tan, W. T. Lim, S. C. Lee, P. C. Y. Chen, et al., Lab Chip 2014, 14, 128.
N. T. Shaked, L. L. Satterwhite, M. T. Rinehart, A. Wax, Holography, Research and Technologies, InTechOpen, London 2012, p. 219.
Z. El-Schich, A. Leida Mölder, A. Gjörloff Wingren, Appl. Sci. 2018, 8, 1027.
Y. Sung, N. Lue, B. Hamza, J. Martel, D. Irimia, R. R. Dasari, W. Choi, Z. Yaqoob, P. So, Phys. Rev. Appl. 2014, 1, 014002.
G. Dardikman, M. Habaza, L. Waller, N. T. Shaked, Opt. Express 2016, 24, 11839.