Characterization of microfluidic shear-dependent epithelial cell adhesion molecule immunocapture and enrichment of pancreatic cancer cells from blood cells with dielectrophoresis

Biomicrofluidics

Volumn 8, Issue 4, 2014, Pages

  Huang, Chao ^a   Smith, James P ^a   Saha, Trisha N ^b   Rhim, Andrew D ^b   Kirby, Brian J ^a,c  

^a Cornell University   (United States)

^b UNIVERSITY OF MICHIGAN MEDICAL SCHOOL   (United States)

^c WEILL CORNELL MEDICAL COLLEGE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOMOLECULES; CELL ADHESION; CELL CULTURE; CELL MEMBRANES; CELL PROLIFERATION; DISEASES; DRUG THERAPY; ELECTRIC FIELDS; ELECTROPHORESIS; MICROFLUIDICS; MOLECULES; SHEAR STRESS;

BIOLOGICAL ANALYSIS; CAPTURE PERFORMANCE; CIRCULATING TUMOR CELLS; ELECTRIC FIELD FREQUENCY; EPITHELIAL CELL ADHESION MOLECULES; MICROFLUIDIC TECHNIQUES; PANCREATIC CANCERS; PERIPHERAL BLOOD MONONUCLEAR CELLS;

BLOOD;

EID: 85042890554     PISSN: 19321058     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.4890466     Document Type: Article

References (59)

1. W. J. Allard, J. Matera, M. C. Miller, M. Repollet, M. C. Connelly, C. Rao, A. G. J. Tibbe, J. W. Uhr, and L. W. M. M. Terstappen, Clin. Cancer Res. 10, 6897 (2004). 10.1158/1078-0432.CCR-04-0378
2. M. A. Leversha, J. Han, Z. Asgari, D. C. Danila, O. Lin, R. Gonzalez-Espinoza, A. Anand, H. Lilja, G. Heller, M. Fleisher, and H. I. Scher, Clin. Cancer Res. 15, 2091 (2009). 10.1158/1078-0432.CCR-08-2036
3. S. L. Stott, R. J. Lee, S. Nagrath, M. Yu, D. T. Miyamoto, L. Ulkus, E. J. Inserra, M. Ulman, S. Springer, Z. Nakamura, A. L. Moore, D. I. Tsukrov, M. E. Kempner, D. M. Dahl, C.-L. Wu, A. J. Iafrate, M. R. Smith, R. G. Tompkins, L. V. Sequist, M. Toner, D. A. Haber, and S. Maheswaran, Sci. Transl. Med. 2, 25ra23 (2010) 10.1126/scitranslmed.3000403.
4. B. J. Kirby, M. Jodari, M. S. Loftus, G. Gakhar, E. D. Pratt, C. Chanel-Vos, J. P. Gleghorn, S. M. Santana, H. Liu, J. P. Smith, V. N. Navarro, S. T. Tagawa, N. H. Bander, D. M. Nanus, and P. Giannakakou, PLOS ONE 7, e35976 (2012). 10.1371/journal.pone.0035976
5. A. D. Rhim, E. T. Mirek, N. M. Aiello, A. Maitra, J. M. Bailey, F. McAllister, M. Reichert, G. L. Beatty, A. K. Rustgi, R. H. Vonderheide, S. D. Leach, and B. Z. Stanger, Cell 148, 349 (2012). 10.1016/j.cell.2011.11.025
6. D. Ramsköld, S. Luo, Y.-C. Wang, R. Li, Q. Deng, O. R. Faridani, G. A. Daniels, I. Khrebtukova, J. F. Loring, L. C. Laurent, G. P. Schroth, and R. Sandberg, Nat. Biotechnol. 30, 777 (2012). 10.1038/nbt.2282
7. M. Yu, D. T. Ting, S. L. Stott, B. S. Wittner, F. Ozsolak, S. Paul, J. C. Ciciliano, M. E. Smas, D. Winokur, A. J. Gilman, M. J. Ulman, K. Xega, G. Contino, B. Alagesan, B. W. Brannigan, P. M. Milos, D. P. Ryan, L. V. Sequist, N. Bardeesy, S. Ramaswamy, M. Toner, S. Maheswaran, and D. A. Haber, Nature 487, 510 (2012). 10.1038/nature11217
8. G. M. Cann, Z. G. Gulzar, S. Cooper, R. Li, S. Luo, M. Tat, S. Stuart, G. Schroth, S. Srinivas, M. Ronaghi, J. D. Brooks, and A. H. Talasaz, PLOS ONE 7, e49144 (2012). 10.1371/journal.pone.0049144
9. H. G. Russnes, H. K. M. Vollan, O. C. Lingjaerde, A. Krasnitz, P. Lundin, B. Naume, T. Sørlie, E. Borgen, I. H. Rye, A. Langerød, S.-F. Chin, A. E. Teschendorff, P. J. Stephens, S. Månér, E. Schlichting, L. O. Baumbusch, R. Kåresen, M. P. Stratton, M. Wigler, C. Caldas, A. Zetterberg, J. Hicks, and A.-L. Børresen Dale, Sci. Transl. Med. 2, 38ra47 (2010) 10.1126/scitranslmed.3000611.
10. N. Navin, J. Kendall, J. Troge, P. Andrews, L. Rodgers, J. McIndoo, K. Cook, A. Stepansky, D. Levy, D. Esposito, L. Muthuswamy, A. Krasnitz, W. R. McCombie, J. Hicks, and M. Wigler, Nature 472, 90 (2011). 10.1038/nature09807
11. S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007). 10.1038/nature06385
12. J. P. Gleghorn, E. D. Pratt, D. Denning, H. Liu, N. H. Bander, S. T. Tagawa, D. M. Nanus, P. A. Giannakakou, and B. J. Kirby, Lab Chip 10, 27 (2010). 10.1039/b917959c
13. S. L. Stott, C.-H. Hsu, D. I. Tsukrov, M. Yu, D. T. Miyamoto, B. A. Waltman, S. M. Rothenberg, A. M. Shah, M. E. Smas, G. K. Korir, F. P. Floyd, A. J. Gilman, J. B. Lord, D. Winokur, S. Springer, D. Irimia, S. Nagrath, L. V. Sequist, R. J. Lee, K. J. Isselbacher, S. Maheswaran, D. A. Haber, and M. Toner, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 18392 (2010). 10.1073/pnas.1012539107
14. S. Wang, K. Liu, J. Liu, Z. T.-F. Yu, X. Xu, L. Zhao, T. Lee, E. K. Lee, J. Reiss, Y.-K. Lee, L. W. K. Chung, J. Huang, M. Rettig, D. Seligson, K. N. Duraiswamy, C. K.-F. Shen, and H.-R. Tseng, Angew. Chem., Int. Ed. 50, 3084 (2011). 10.1002/anie.201005853
15. M. Munz, P. A. Baeuerle, and O. Gires, Cancer Res. 69, 5627 (2009). 10.1158/0008-5472.CAN-09-0654
16. J. M. Gostner, D. Fong, O. A. Wrulich, F. Lehne, M. Zitt, M. Hermann, S. Krobitsch, A. Martowicz, G. Gastl, and G. Spizzo, BMC Cancer 11, 45 (2011). 10.1186/1471-2407-11-45
17. D. R. Shaffer, M. A. Leversha, D. C. Danila, O. Lin, R. Gonzalez-Espinoza, B. Gu, A. Anand, K. Smith, P. Maslak, G. V. Doyle, L. W. M. M. Terstappen, H. Lilja, G. Heller, M. Fleisher, and H. I. Scher, Clin. Cancer Res. 13, 2023 (2007). 10.1158/1078-0432.CCR-06-2701
18. D. C. Danila, G. Heller, G. A. Gignac, R. Gonzalez-Espinoza, A. Anand, E. Tanaka, H. Lilja, L. Schwartz, S. Larson, M. Fleisher, and H. I. Scher, Clin. Cancer Res. 13, 7053 (2007). 10.1158/1078-0432.CCR-07-1506
19. J. S. de Bono, H. I. Scher, R. B. Montgomery, C. Parker, M. C. Miller, H. Tissing, G. V. Doyle, L. W. W. M. Terstappen, K. J. Pienta, and D. Raghavan, Clin. Cancer Res. 14, 6302 (2008). 10.1158/1078-0432.CCR-08-0872
20. F. I. Thege, T. B. Lannin, T. N. Saha, S. Tsai, M. L. Kochman, M. A. Hollingsworth, A. D. Rhim, and B. J. Kirby, Lab Chip 14, 1775 (2014). 10.1039/c4lc00041b
21. A. D. Rhim, F. I. Thege, S. M. Santana, T. B. Lannin, T. N. Saha, S. Tsai, L. R. Maggs, M. L. Kochman, G. G. Ginsberg, J. G. Lieb, V. Chandrasekhara, J. A. Drebin, N. Ahmad, Y.-X. Yang, B. J. Kirby, and B. Z. Stanger, Gastroenterology 146, 647 (2014). 10.1053/j.gastro.2013.12.007
22. E. D. Pratt, C. Huang, B. G. Hawkins, J. P. Gleghorn, and B. J. Kirby, Chem. Eng. Sci. 66, 1508 (2011). 10.1016/j.ces.2010.09.012
23. D. R. Parkinson, N. Dracopoli, B. Gumbs Petty, C. Compton, M. Cristofanilli, A. Deisseroth, D. F. Hayes, G. Kapke, P. Kumar, J. S. Lee, M. C. Liu, R. McCormack, S. Mikulski, L. Nagahara, K. Pantel, S. Pearson-White, E. A. Punnoose, L. T. Roadcap, A. E. Schade, H. I. Scher, C. C. Sigman, and G. J. Kelloff, J. Transl. Med. 10, 138 (2012). 10.1186/1479-5876-10-138
24. M. Mego, U. De Giorgi, K. Broglio, S. Dawood, V. Valero, E. Andreopoulou, B. Handy, J. M. Reuben, and M. Cristofanilli, Br. J. Cancer 101, 1813 (2009). 10.1038/sj.bjc.6605413
25. S. Maheswaran and D. A. Haber, Curr. Opin. Genet. Dev. 20, 96 (2010). 10.1016/j.gde.2009.12.002
26. K. Pantel and C. Alix-Panabières, Trends Mol. Med. 16, 398 (2010). 10.1016/j.molmed.2010.07.001
27. S. Shim, K. Stemke-Hale, J. Noshari, F. F. Becker, and P. R. C. Gascoyne, Biomicrofluidics 7, 011808 (2013). 10.1063/1.4774307
28. J. Voldman, Annu. Rev. Biomed. Eng. 8, 425 (2006). 10.1146/annurev.bioeng.8.061505.095739
29. B. G. Hawkins, J. P. Gleghorn, and B. J. Kirby, in Methods in Bioengineering: Biomicrofabrication and Biomicrofluidics, edited by J. D. Zahn (Artech House, Boston, MA, 2009), Chap. 6, pp. 133-181.
30. F. F. Becker, P. R. Gascoyne, X. B. Wang, Y. Huang, R. Pethig, and J. Vykoukal, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 860 (1995). 10.1073/pnas.92.3.860
31. P. R. C. Gascoyne, J. Noshari, T. J. Anderson, and F. F. Becker, Electrophoresis 30, 1388 (2009). 10.1002/elps.200800373
32. E. A. Henslee, M. B. Sano, A. D. Rojas, E. M. Schmelz, and R. V. Davalos, Electrophoresis 32, 2523 (2011). 10.1002/elps.201100081
33. V. Gupta, I. Jafferji, M. Garza, V. O. Melnikova, D. K. Hasegawa, R. Pethig, and D. W. Davis, Biomicrofluidics 6, 024133 (2012). 10.1063/1.4731647
34. A. Salmanzadeh, M. B. Sano, R. C. Gallo-Villanueva, P. C. Roberts, E. M. Schmelz, and R. V. Davalos, Biomicrofluidics 7, 011809 (2013). 10.1063/1.4788921
35. C. Huang, H. Liu, N. H. Bander, and B. J. Kirby, Biomed. Microdevices 15, 941 (2013). 10.1007/s10544-013-9784-6
36. P. R. C. Gascoyne, S. Shim, J. Noshari, F. F. Becker, and K. Stemke-Hale, Electrophoresis 34, 1042 (2013). 10.1002/elps.201200496
37. C. Huang, S. M. Santana, H. Liu, N. H. Bander, B. G. Hawkins, and B. J. Kirby, Electrophoresis 34, 2970 (2013). 10.1002/elps.201300242
38. H. Liu, P. Moy, S. Kim, Y. Xia, A. Rajasekaran, V. Navarro, B. Knudsen, and N. H. Bander, Cancer Res. 57, 3629 (1997).
39. J. P. Smith, T. B. Lannin, Y. Syed, S. M. Santana, and B. J. Kirby, Biomed. Microdevices 16, 143 (2014). 10.1007/s10544-013-9814-4
40. S. M. Santana, H. Liu, N. H. Bander, J. P. Gleghorn, and B. J. Kirby, Biomed. Microdevices 14, 401 (2012). 10.1007/s10544-011-9616-5
41. S. Usami, H. H. Chen, Y. Zhao, S. Chien, and R. Skalak, Ann. Biomed. Eng. 21, 77 (1993). 10.1007/BF02368167
42. S. K. Murthy, A. Sin, R. G. Tompkins, and M. Toner, Langmuir 20, 11649 (2004). 10.1021/la048047b
43. J. P. Smith, A. C. Barbati, S. M. Santana, J. P. Gleghorn, and B. J. Kirby, Electrophoresis 33, 3133 (2012). 10.1002/elps.201200263
44. B. J. Kirby, Micro- and Nanoscale Fluid Mechanics: Transport in Microfluidic Devices (Cambridge University Press, New York, NY, 2010).
45. M. B. Sano, E. A. Henslee, E. Schmelz, and R. V. Davalos, Electrophoresis 32, 3164 (2011). 10.1002/elps.201100351
46. S.-I. Han, Y.-D. Joo, and K.-H. Han, Analyst 138, 1529 (2013). 10.1039/c3an36261b
47. P. Decuzzi and M. Ferrari, Biomaterials 27, 5307 (2006). 10.1016/j.biomaterials.2006.05.024
48. Y. Wan, J. Tan, W. Asghar, Y.-t. Kim, Y. Liu, and S. M. Iqbal, J. Phys. Chem. B 115, 13891 (2011). 10.1021/jp205511m
49. E. L. Deer, J. González-Hernández, J. D. Coursen, J. E. Shea, J. Ngatia, C. L. Scaife, M. A. Firpo, and S. J. Mulvihill, Pancreas 39, 425 (2010). 10.1097/MPA.0b013e3181c15963
50. R. Pethig, L. M. Jakubek, R. H. Sanger, E. Heart, E. D. Corson, and P. J. S. Smith, IEE Proc.: Nanobiotechnol. 152, 189 (2005). 10.1049/ip-nbt:20050040
51. T. B. Jones and M. Washizu, J. Electrost. 37, 121 (1996). 10.1016/0304-3886(96)00006-X
52. X. J. Wang, X. B. Wang, and P. R. C. Gascoyne, J. Electrost. 39, 277 (1997). 10.1016/S0304-3886(97)00126-5
53. J. Yang, Y. Huang, X. J. Wang, X. B. Wang, F. F. Becker, and P. R. C. Gascoyne, Biophys. J. 76, 3307 (1999). 10.1016/S0006-3495(99)77483-7
54. T. Schnelle, T. Muller, C. Reichle, and G. Fuhr, Appl. Phys. B: Lasers Opt. 70, 267 (2000). 10.1007/s003400050044
55. M. Cristofanilli, G. De Gasperis, L. S. Zhang, M. C. Hung, P. R. C. Gascoyne, and G. N. Hortobagyi, Clin. Cancer Res. 8, 615 (2002).
56. U. Lei, P.-H. Sun, and R. Pethig, Biomicrofluidics 5, 44109 (2011). 10.1063/1.3659282
57. J. P. Gleghorn, J. P. Smith, and B. J. Kirby, Phys. Rev. E 88, 032136 (2013). 10.1103/PhysRevE.88.032136
58. S. A. Mani, W. Guo, M.-J. Liao, E. N. Eaton, A. Ayyanan, A. Y. Zhou, M. Brooks, F. Reinhard, C. C. Zhang, M. Shipitsin, L. L. Campbell, K. Polyak, C. Brisken, J. Yang, and R. A. Weinberg, Cell 133, 704 (2008). 10.1016/j.cell.2008.03.027
59. K. Polyak and R. A. Weinberg, Nat. Rev. Cancer 9, 265 (2009). 10.1038/nrc2620