Organic Electronic Platform for Real-Time Phenotypic Screening of Extracellular-Vesicle-Driven Breast Cancer Metastasis.
breast cancer metastasis
drug screening
exosomes
extracellular vesicles
organic electronics
Journal
Advanced healthcare materials
ISSN: 2192-2659
Titre abrégé: Adv Healthc Mater
Pays: Germany
ID NLM: 101581613
Informations de publication
Date de publication:
10 2023
10 2023
Historique:
revised:
21
04
2023
received:
15
04
2023
medline:
30
10
2023
pubmed:
12
5
2023
entrez:
12
5
2023
Statut:
ppublish
Résumé
Tumor-derived extracellular vesicles (TEVs) induce the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) in nonmalignant cells to promote invasion and cancer metastasis, representing a novel therapeutic target in a field severely lacking in efficacious antimetastasis treatments. However, scalable technologies that allow continuous, multiparametric monitoring for identifying metastasis inhibitors are absent. Here, the development of a functional phenotypic screening platform based on organic electrochemical transistors (OECTs) for real-time, noninvasive monitoring of TEV-induced EMT and screening of antimetastatic drugs is reported. TEVs derived from the triple-negative breast cancer cell line MDA-MB-231 induce EMT in nonmalignant breast epithelial cells (MCF10A) over a nine-day period, recapitulating a model of invasive ductal carcinoma metastasis. Immunoblot analysis and immunofluorescence imaging confirm the EMT status of TEV-treated cells, while dual optical and electrical readouts of cell phenotype are obtained using OECTs. Further, heparin, a competitive inhibitor of cell surface receptors, is identified as an effective blocker of TEV-induced EMT. Together, these results demonstrate the utility of the platform for TEV-targeted drug discovery, allowing for facile modeling of the transient drug response using electrical measurements, and provide proof of concept that inhibitors of TEV function have potential as antimetastatic drug candidates.
Identifiants
pubmed: 37171457
doi: 10.1002/adhm.202301194
doi:
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Research Support, U.S. Gov't, Non-P.H.S.
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2301194Informations de copyright
© 2023 The Authors. Advanced Healthcare Materials published by Wiley-VCH GmbH.
Références
J. Fares, M. Y. Fares, H. H. Khachfe, H. A. Salhab, Y. Fares, Signal Transduction Targeted Ther. 2020, 5, 28.
O. J. Wouters, M. Mckee, J. Luyten, JAMA, J. Am. Med. Assoc. 2020, 323, 844.
C. H. Wong, K. W. Siah, A. W. Lo, Biostatistics 2019, 20, 273.
R. K. Harrison, Nat. Rev. Drug Discovery 2016, 15, 817.
P. Gui, T. G. Bivona, Trends Cancer 2022, 8, 98.
H. Hasan, I. S. Sohal, Z. Soto-Vargas, A. M. Byappanahalli, S. E. Humphrey, H. Kubo, S. Kitdumrongthum, S. Copeland, F. Tian, A. Chairoungdua, A. L. Kasinski, Sci. Rep. 2022, 12, 972.
N. Syn, L. Wang, G. Sethi, J.-P. Thiery, B.-C. Goh, Trends Pharmacol. Sci. 2016, 37, 606.
M. Rodríguez, J. Silva, A. Herrera, M. Herrera, C. Peña, P. Martín, B. Gil-Calderón, M. J. Larriba, M. J. Coronado, B. Soldevilla, V. S. Turrión, M. Provencio, A. Sánchez, F. Bonilla, V. García-Barberán, OncoTargets Ther. 2015, 6, 40575.
S. A. Melo, H. Sugimoto, J. T. O'connell, N. Kato, A. Villanueva, A. Vidal, L. Qiu, E. Vitkin, L. T. Perelman, C. A. Melo, A. Lucci, C. Ivan, G. A. Calin, R. Kalluri, Cancer Cell 2014, 26, 707.
B. Wang, J.-H. Mao, B.-Y. Wang, L.-X. Wang, H.-Y. Wen, L.-J. Xu, J.-X. Fu, H. Yang, Cancer Lett. 2020, 489, 87.
W. Li, X. Zhang, J. Wang, M. Li, C. Cao, J. Tan, D. Ma, Q. Gao, OncoTargets Ther. 2017, 8, 96035.
Y. Hu, M. Yuan, L. Cheng, G. Wang, Biol. Reprod. 2023, 108, 584.
Y. Zhu, Z. Tao, Y. Chen, S. Lin, M. Zhu, W. Ji, X. Liu, T. Li, X. Hu, Breast Cancer Res. Treat. 2022, 193, 65.
J. P. Thiery, Nat. Rev. Cancer 2002, 2, 442.
D. Hanahan, R. A. Weinberg, Cell 2011, 144, 646.
J. P. Thiery, H. Acloque, R. Y. J. Huang, M. A. Nieto, Cell 2009, 139, 871.
J. G. Moffat, F. Vincent, J. A. Lee, J. Eder, M. Prunotto, Nat. Rev. Drug Discovery 2017, 16, 531.
O. Menyhárt, H. Harami-Papp, S. Sukumar, R. Schäfer, L. Magnani, O. de Barrios, B. Győrffy, Biochim. Biophys. Acta 2016, 1866, 300.
N. Kumar, R. Afjei, T. F. Massoud, R. Paulmurugan, Sci. Rep. 2018, 8, 16363.
C. W. Mcaleer, A. Pointon, C. J. Long, R. L. Brighton, B. D. Wilkin, L. R. Bridges, N. Narasimhan Sriram, K. Fabre, R. Mcdougall, V. P. Muse, J. T. Mettetal, A. Srivastava, D. Williams, M. T. Schnepper, J. L. Roles, M. L. Shuler, J. J. Hickman, L. Ewart, Sci. Rep. 2019, 9, 9619.
L. A. Low, C. Mummery, B. R. Berridge, C. P. Austin, D. A. Tagle, Nat. Rev. Drug Discovery 2021, 20, 345.
N. Hall, Chem. Commun. 2003, 1.
S. Löffler, B. Libberton, A. Richter-Dahlfors, Electronics 2015, 4, 879.
J. Rivnay, R. M. Owens, G. G. Malliaras, Chem. Mater. 2014, 26, 679.
A. K. Jayaram, A. M. Pappa, S. Ghosh, Z. A. Manzer, W. C. Traberg, T. P. J. Knowles, S. Daniel, R. M. Owens, Trends Biotechnol. 2021, 40, 107.
M. Ramuz, A. Hama, M. Huerta, J. Rivnay, P. Leleux, R. M. Owens, Adv. Mater. 2014, 26, 7083.
V. F. Curto, B. Marchiori, A. Hama, A.-M. Pappa, M. P. Ferro, M. Braendlein, J. Rivnay, M. Fiocchi, G. G. Malliaras, M. Ramuz, R. M. Owens, Microsyst. Nanoeng. 2017, 3, 17028.
L. H. Jimison, S. A. Tria, D. Khodagholy, M. Gurfinkel, E. Lanzarini, A. Hama, G. G. Malliaras, R. M. Owens, Adv. Mater. 2012, 24, 5919.
A.-M. Pappa, H.-Y. Liu, W. Traberg-Christensen, Q. Thiburce, A. Savva, A. Pavia, A. Salleo, S. Daniel, R. M. Owens, ACS Nano 2020, 14, 12538.
T. Tang, A. Savva, W. C. Traberg, C. Xu, Q. Thiburce, H.-Y. Liu, A.-M. Pappa, E. Martinelli, A. Withers, M. Cornelius, A. Salleo, R. M. Owens, S. Daniel, ACS Nano 2021, 15, 18142.
C.-M. Moysidou, C. Pitsalidis, M. Al-Sharabi, A. M. Withers, J. A. Zeitler, R. M. Owens, Adv. Biol. 2021, 5, 2000306.
C. Pitsalidis, A.-M. Pappa, A. J. Boys, Y. Fu, C.-M. Moysidou, D. van Niekerk, J. Saez, A. Savva, D. Iandolo, R. M. Owens, Chem. Rev. 2022, 122, 4700.
J. T. Friedlein, R. R. Mcleod, J. Rivnay, Org. Electron. 2018, 63, 398.
D. A. Bernards, G. G. Malliaras, Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3538.
J. Rivnay, P. Leleux, M. Ferro, M. Sessolo, A. Williamson, D. A. Koutsouras, D. Khodagholy, M. Ramuz, X. Strakosas, R. M. Owens, C. Benar, J.-M. Badier, C. Bernard, G. G. Malliaras, Sci. Adv. 2015, 1, e1400251.
D. Khodagholy, J. Rivnay, M. Sessolo, M. Gurfinkel, P. Leleux, L. H. Jimison, E. Stavrinidou, T. Herve, S. Sanaur, R. M. Owens, G. G. Malliaras, Nat. Commun. 2013, 4, 2133.
G. Dijk, A. L. Rutz, G. G. Malliaras, Adv. Mater. Technol. 2020, 5, 1900662.
A. Savva, S. Wustoni, S. Inal, J. Mater. Chem. C 2018, 6, 12023.
M. Ramuz, A. Hama, J. Rivnay, P. Leleux, R. M. Owens, J. Mater. Chem. B 2015, 3, 5971.
J. Rivnay, P. Leleux, A. Hama, M. Ramuz, M. Huerta, G. G. Malliaras, R. M. Owens, Sci. Rep. 2015, 5, 11613.
G. C. Fariat, D. T. Duongt, A. Salleo, C. A. Polyzoidis, S. Logothetidis, J. Rivnay, R. Owens, G. G. Malliaras, MRS Commun. 2014, 4, 189.
M. Huerta, J. Rivnay, M. Ramuz, A. Hama, R. M. Owens, Appl. In Vitro Toxicol. 2016, 2, 17.
K. Lieberth, M. Brückner, F. Torricelli, V. Mailänder, P. Gkoupidenis, P. W. M. Blom, Adv. Mater. Technol. 2021, 6, 2000940.
S. Y. Yeung, X. Gu, C. M. Tsang, S. W. G. Tsao, I.-M. Hsing, Sens. Actuators, B 2019, 297, 126761.
Y. Qu, B. Han, Y. Yu, W. Yao, S. Bose, B. Y. Karlan, A. E. Giuliano, X. Cui, PLoS One 2015, 10, e0131285.
J. Puleo, K. Polyak, Cancer Res. 2021, 81, 4183.
K. Liu, P. A. Newbury, B. S. Glicksberg, W. Z. D. Zeng, S. Paithankar, E. R. Andrechek, B. Chen, Nat. Commun. 2019, 10, 2138.
Y. You, Y. Shan, J. Chen, H. Yue, B. You, S. Shi, X. Li, X. Cao, Cancer Sci. 2015, 106, 1669.
D. J. Cha, J. L. Franklin, Y. Dou, Q. Liu, J. N. Higginbotham, M. Demory Beckler, A. M. Weaver, K. Vickers, N. Prasad, S. Levy, B. Zhang, R. J. Coffey, J. G. Patton, Elife 2015, 4, e07197.
O. Galindo-Hernandez, N. Serna-Marquez, R. Castillo-Sanchez, E. P. Salazar, Prostaglandins, Leukotrienes Essent. Fatty Acids 2014, 91, 299.
E. Leal-Orta, J. Ramirez-Ricardo, A. Garcia-Hernandez, P. Cortes-Reynosa, E. P. Salazar, J. Cell Commun. Signaling 2021, 16, 531.
C. A. Franzen, R. H. Blackwell, V. Todorovic, K. A. Greco, K. E. Foreman, R. C. Flanigan, P. C. Kuo, G. N. Gupta, Oncogenesis 2015, 4, e163.
H. C. Christianson, K. J. Svensson, T. H. van Kuppevelt, J.-P. Li, M. Belting, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 17380.
C. Théry, K. W. Witwer, E. Aikawa, M. J. Alcaraz, J. D. Anderson, R. Andriantsitohaina, A. Antoniou, T. Arab, F. Archer, G. K. Atkin-Smith, D. C. Ayre, J.-M. Bach, D. Bachurski, H. Baharvand, L. Balaj, S. Baldacchino, N. N. Bauer, A. A. Baxter, M. Bebawy, C. Beckham, A. Bedina Zavec, A. Benmoussa, A. C. Berardi, P. Bergese, E. Bielska, C. Blenkiron, S. Bobis-Wozowicz, E. Boilard, W. Boireau, A. Bongiovanni, et al., J. Extracell. Vesicles 2018, 7, 1535750.
D. K. Jeppesen, A. M. Fenix, J. L. Franklin, J. N. Higginbotham, Q. Zhang, L. J. Zimmerman, D. C. Liebler, J. Ping, Q. Liu, R. Evans, W. H. Fissell, J. G. Patton, L. H. Rome, D. T. Burnette, R. J. Coffey, Cell 2019, 177, 428.
S. A. Melo, L. B. Luecke, C. Kahlert, A. F. Fernandez, S. T. Gammon, J. Kaye, V. S. Lebleu, E. A. Mittendorf, J. Weitz, N. Rahbari, C. Reissfelder, C. Pilarsky, M. F. Fraga, D. Piwnica-Worms, R. Kalluri, Nature 2015, 523, 177.
M. J. Szczepanski, M. Szajnik, A. Welsh, T. L. Whiteside, M. Boyiadzis, Haematologica 2011, 96, 1302.
H. W. King, M. Z. Michael, J. M. Gleadle, BMC Cancer 2012, 12, 421.
J. Uribe, W. C. Traberg, A. Hama, V. Druet, Z. Mohamed, A. Ooi, A.-M. Pappa, M. Huerta, S. Inal, R. M. Owens, S. Daniel, ACS Biomater. Sci. Eng. 2021, 7, 5585.
E. J. K. Kowal, D. Ter-Ovanesyan, A. Regev, G. M. Church, in Extracellular Vesicles: Methods and Protocols (Eds: W. P. Kuo, S. Jia), Springer, Berlin 2017, pp. 143-152.
B. Srinivasan, A. R. Kolli, M. B. Esch, H. E. Abaci, M. L. Shuler, J. J. Hickman, J. Lab. Autom. 2015, 20, 107.
Y. Shintani, M. Maeda, N. Chaika, K. R. Johnson, M. J. Wheelock, Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2008, 38, 95.
T. T. Vellinga, S. den Uil, I. H. B. Rinkes, D. Marvin, B. Ponsioen, A. Alvarez-Varela, S. Fatrai, C. Scheele, D. A. Zwijnenburg, H. Snippert, L. Vermeulen, J. P. Medema, H. B. Stockmann, J. Koster, R. J. A. Fijneman, J. de Rooij, O. Kranenburg, Oncogene 2016, 35, 5263.
J.-P. Kaiser, M. Roesslein, L. Diener, A. Wichser, B. Nowack, P. Wick, J. Nanobiotechnol. 2017, 15, 5.
R. Kolli, E. Kaivosoja, K. Levon, Electroanalysis 2015, 27, 1636.
S. A. Tria, M. Ramuz, M. Huerta, P. Leleux, J. Rivnay, L. H. Jimison, A. Hama, G. G. Malliaras, R. M. Owens, Adv. Healthcare Mater. 2014, 3, 1053.
J. Rivnay, M. Ramuz, P. Leleux, A. Hama, M. Huerta, R. M. Owens, Appl. Phys. Lett. 2015, 106, 043301.
J. Xu, S. Lamouille, R. Derynck, Cell Res. 2009, 19, 156.
J. Yang, P. Antin, G. Berx, C. Blanpain, T. Brabletz, M. Bronner, K. Campbell, A. Cano, J. Casanova, G. Christofori, S. Dedhar, R. Derynck, H. L. Ford, J. Fuxe, A. García de Herreros, G. J. Goodall, A.-K. Hadjantonakis, R. Y. J. Huang, C. Kalcheim, R. Kalluri, Y. Kang, Y. Khew-Goodall, H. Levine, J. Liu, G. D. Longmore, S. A. Mani, J. Massagué, R. Mayor, D. Mcclay, K. E. Mostov, et al., Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2020, 21, 341.
M. GräNde, Å. Franzen, J.-O. Karlsson, L. E. Ericson, N.-E. Heldin, M. Nilsson, J. Cell Sci. 2002, 115, 4227.
P. He, K. Qiu, Y. Jia, Sci. Rep. 2018, 8, 14323.
V. Ramesh, T. Brabletz, P. Ceppi, Trends Cancer 2020, 6, 942.
S. Jonckheere, J. Adams, D. D. Groote, K. Campbell, G. Berx, S. Goossens, Cells Tissues Organs 2022, 211, 157.
J. Dudás, A. Ladányi, J. Ingruber, T. B. Steinbichler, H. Riechelmann, Cells 2020, 9, 428.
E. Garcia, I. Luna, K. L. Persad, K. Agopsowicz, D. A. Jay, F. G. West, M. M. Hitt, S. Persad, Sci. Rep. 2021, 11, 11757.
C. A. Franzen, P. E. Simms, A. F. Van Huis, K. E. Foreman, P. C. Kuo, G. N. Gupta, Biomed Res. Int. 2014, 2014, 619829.
C. J. F. Van Noorden, G. L. van Sluis, C. A. Spek, Thromb. Res. 2010, 125, S77.
G. T. Gerotziafas, C. Papageorgiou, M. Hatmi, M.-M. Samama, I. Elalamy, Pathophysiol. Haemostasis Thromb. 2007, 36, 204.
R. Alyahya, T. Sudha, M. Racz, S. C. Stain, S. A. Mousa, Int. J. Oncol. 2015, 46, 1225.
T. M. H. Niers, C. P. W. Klerk, M. Dinisio, C. J. F. Van Noorden, H. R. Büller, P. H. Reitsma, D. J. Richel, Crit. Rev. Oncol./Hematol. 2007, 61, 195.
L. Borsig, R. Wong, J. Feramisco, D. R. Nadeau, N. M. Varki, A. Varki, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2001, 98, 3352.
L. Mei, Y. Liu, H. Zhang, Z. Zhang, H. Gao, Q. He, ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 9577.
N. A. Atai, L. Balaj, H. van Veen, X. O. Breakefield, P. A. Jarzyna, C. J. F. Van Noorden, J. Skog, C. A. Maguire, J. Neuro-Oncol. 2013, 115, 343.
S. Sento, E. Sasabe, T. Yamamoto, PLoS One 2016, 11, e0148454.
T. Dos Santos, J. Varela, I. Lynch, A. Salvati, K. A. Dawson, PLoS One 2011, 6, e24438.
S. Horibe, T. Tanahashi, S. Kawauchi, Y. Murakami, Y. Rikitake, BMC Cancer 2018, 18, 47.
S. Pushpakom, F. Iorio, P. A. Eyers, K. J. Escott, S. Hopper, A. Wells, A. Doig, T. Guilliams, J. Latimer, C. Mcnamee, A. Norris, P. Sanseau, D. Cavalla, M. Pirmohamed, Nat. Rev. Drug Discovery 2019, 18, 41.
H. Derendorf, L. J. Lesko, P. Chaikin, W. A. Colburn, P. Lee, R. Miller, R. Powell, G. Rhodes, D. Stanski, J. Venitz, J. Clin. Pharmacol. 2000, 40, 1399.
Y. Risha, Z. Minic, S. M. Ghobadloo, M. V. Berezovski, Sci. Rep. 2020, 10, 13572.
S. Mori, M. Kodaira, A. Ito, M. Okazaki, N. Kawaguchi, Y. Hamada, Y. Takada, N. Matsuura, PLoS One 2015, 10, e0137486.
L. Otero-Ortega, F. Laso-García, M. C. Gómez-de Frutos, L. Diekhorst, A. Martínez-Arroyo, E. Alonso-López, M. L. García-Bermejo, M. Rodríguez-Serrano, M. Arrúe-Gonzalo, E. Díez-Tejedor, B. Fuentes, M. Gutiérrez-Fernández, Stem Cell Res. Ther. 2020, 11, 70.
Y. Yin, G. V. Shelke, C. Lässer, H. Brismar, J. Lötvall, Respir. Res. 2020, 21, 101.
K. A. Brown, M. E. Aakre, A. E. Gorska, J. O. Price, S. E. Eltom, J. A. Pietenpol, H. L. Moses, Breast Cancer Res. 2004, 6, R215.
T. J. Pell, M. B. Gray, S. J. Hopkins, R. Kasprowicz, J. D. Porter, T. Reeves, W. C. Rowan, K. Singh, K. B. Tvermosegaard, N. Yaqub, G. J. Wayne, SLAS Discovery 2021, 26, 909.
S. Wustoni, A. Savva, R. Sun, E. Bihar, S. Inal, Adv. Mater. Interfaces 2019, 6, 1800928.
D. Ohayon, G. Nikiforidis, A. Savva, A. Giugni, S. Wustoni, T. Palanisamy, X. Chen, I. P. Maria, E. Di Fabrizio, P. M. F. J. Costa, I. Mcculloch, S. Inal, Nat. Mater. 2020, 19, 456.