Published July 13, 2017 | Version v1
Publication Open

Microfluidic assay of circulating endothelial cells in coronary artery disease patients with angina pectoris

Creators

  • 1. Peking University

Description

Background Circulating endothelial cells (CECs) are widely reported as a promising biomarker of endothelial damage/dysfunction in coronary artery disease (CAD). The two popular methods of CEC quantification include the use of immunomagnetic beads separation (IB) and flow cytometry analysis (FC); however, they suffer from two main shortcomings that affect their diagnostic and prognostic responses: non-specific bindings of magnetic beads to non-target cells and a high degree of variability in rare cell identification, respectively. We designed a microfluidic chip with spatially staggered micropillars for the efficient harvesting of CECs with intact cellular morphology in an attempt to revisit the diagnostic goal of CEC counts in CAD patients with angina pectoris. Methods A label-free microfluidic assay that involved an in-situ enumeration and immunofluorescent identification (DAPI+/CD146+/VEGFR1+/CD45-) of CECs was carried out to assess the CEC count in human peripheral blood samples. A total of 55 CAD patients with angina pectoris [16 with chronic stable angina (CSA) and 39 with unstable angina (UA)], together with 15 heathy controls (HCs) were enrolled in the study. Results CEC counts are significantly higher in both CSA and UA groups compared to the HC group [respective medians of 6.9, 10.0 and 1.5 cells/ml (p < 0.01)]. Further, a significant elevation of CEC count was observed in the three UA subgroups [low risk (5.3) vs. intermediate risk (10.8) vs. high risk (18.0) cells/ml, p < 0.001) classified in accordance to the TIMI NSTEMI/UA risk score system. From the receiver-operating characteristic curve analysis, the AUCs for distinguishing CSA and UA from HC were 0.867 and 0.938, respectively. The corresponding sensitivities were 87.5% and 84.6% and the specificities were 66.7% and 86.7%, respectively. Conclusions Our microfluidic assay system is efficient and stable for CEC capture and enumeration. The results showed that the CEC count has the potential to be a promising clinical biomarker for the assessment of endothelial damage/dysfunction in CAD patients with angina pectoris.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية يتم الإبلاغ على نطاق واسع عن الخلايا البطانية المنتشرة (CECs) كمؤشر حيوي واعد لتلف/خلل بطاني في مرض الشريان التاجي (CAD). تشمل الطريقتان الشائعتان للتقييم الكمي للخرز المناعي استخدام فصل الخرزات المغناطيسية المناعية (IB) وتحليل قياس التدفق الخلوي (FC) ؛ ومع ذلك، فإنهم يعانون من عيبين رئيسيين يؤثران على استجاباتهم التشخيصية والتنبؤية: الروابط غير المحددة للخرزات المغناطيسية للخلايا غير المستهدفة ودرجة عالية من التباين في تحديد الخلايا النادرة، على التوالي. لقد صممنا شريحة ميكروفلويديك مع أعمدة دقيقة متداخلة مكانيًا من أجل الحصاد الفعال لـ CECs مع مورفولوجيا خلوية سليمة في محاولة لإعادة النظر في الهدف التشخيصي لتعداد CEC في مرضى CAD الذين يعانون من الذبحة الصدرية. الطرق تم إجراء اختبار مائع دقيق خالٍ من الملصقات يتضمن تعدادًا في الموقع وتحديد الفلورسنت المناعي (DAPI+/ CD146 +/ VEGFR1 +/ CD45 -) لـ CECs لتقييم عدد CEC في عينات الدم المحيطية البشرية. تم تسجيل ما مجموعه 55 مريضًا من مرضى الشريان التاجي يعانون من الذبحة الصدرية [16 مصابًا بالذبحة الصدرية المستقرة المزمنة (CSA) و 39 مصابًا بالذبحة الصدرية غير المستقرة (UA)]، جنبًا إلى جنب مع 15 عنصر تحكم في الصحة (HCs) في الدراسة. تكون النتائج أعلى بكثير في كل من مجموعتي CSA و UA مقارنة بمجموعة HC [المتوسطات ذات الصلة من 6.9 و 10.0 و 1.5 خلية/مل (p < 0.01)]. علاوة على ذلك، لوحظ ارتفاع كبير في عدد الأطفال دون سن الخامسة في المجموعات الفرعية الثلاث لتعميم الوصول إلى الخدمات [خطر منخفض (5.3) مقابل خطر متوسط (10.8) مقابل خطر مرتفع (18.0) خلايا/مل، p < 0.001) مصنفة وفقًا لنظام درجات المخاطر TIMI NSTEMI/تعميم الوصول إلى الخدمات. من تحليل منحنى خصائص تشغيل جهاز الاستقبال، كانت AUC لتمييز CSA و UA عن HC 0.867 و 0.938، على التوالي. كانت الحساسيات المقابلة 87.5 ٪ و 84.6 ٪ وكانت الخصائص 66.7 ٪ و 86.7 ٪ على التوالي. الاستنتاجات نظام الفحص المائعي الدقيق لدينا فعال ومستقر لالتقاط وتعداد CEC. أظهرت النتائج أن عدد CEC لديه القدرة على أن يكون علامة بيولوجية سريرية واعدة لتقييم الضرر البطاني/الخلل الوظيفي في مرضى الشريان التاجي الذين يعانون من الذبحة الصدرية.

Translated Description (French)

Contexte Les cellules endothéliales circulantes (CEC) sont largement rapportées comme un biomarqueur prometteur des dommages/dysfonctionnements endothéliaux dans la coronaropathie (CAD). Les deux méthodes populaires de quantification de la CEC comprennent l'utilisation de la séparation des billes immunomagnétiques (IB) et de l'analyse par cytométrie de flux (FC) ; cependant, elles souffrent de deux lacunes principales qui affectent leurs réponses diagnostiques et pronostiques : des liaisons non spécifiques des billes magnétiques aux cellules non cibles et un degré élevé de variabilité dans l'identification des cellules rares, respectivement. Nous avons conçu une puce microfluidique avec des micropiliers spatialement décalés pour la récolte efficace de CEC avec une morphologie cellulaire intacte dans le but de revoir l'objectif diagnostique du nombre de CEC chez les patients atteints de coronaropathie avec angine de poitrine. Méthodes Un test microfluidique sans marqueur qui impliquait un dénombrement in situ et une identification immunofluorescente (DAPI+/CD146+/VEGFR1+/CD45-) des CEC a été effectué pour évaluer le nombre de CEC dans les échantillons de sang périphérique humain. Au total, 55 patients atteints de coronaropathie avec angine de poitrine [16 avec angor stable chronique (ASC) et 39 avec angor instable (UA)], ainsi que 15 témoins de la santé (HC) ont été recrutés dans l'étude. Résultats Le nombre de CEC est significativement plus élevé dans les groupes CSA et UA par rapport au groupe HC [médianes respectives de 6,9, 10,0 et 1,5 cellules/ml (p < 0,01)]. De plus, une augmentation significative du nombre de CEC a été observée dans les trois sous-groupes d'UA [risque faible (5,3) vs risque intermédiaire (10,8) vs risque élevé (18,0) cellules/ml, p < 0,001) classés conformément au système de notation du risque TIMI NSTEMI/UA. À partir de l'analyse de la courbe caractéristique de fonctionnement du récepteur, les ASC pour distinguer CSA et UA de HC étaient de 0,867 et 0,938, respectivement. Les sensibilités correspondantes étaient de 87,5% et 84,6% et les spécificités étaient de 66,7% et 86,7%, respectivement. Conclusions Notre système de dosage microfluidique est efficace et stable pour la capture et le dénombrement des CEC. Les résultats ont montré que le nombre de CEC a le potentiel d'être un biomarqueur clinique prometteur pour l'évaluation des dommages/dysfonctionnements endothéliaux chez les patients atteints de coronaropathie avec angine de poitrine.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes Las células endoteliales circulantes (CEC) se informan ampliamente como un biomarcador prometedor de daño/disfunción endotelial en la enfermedad arterial coronaria (EAC). Los dos métodos populares de cuantificación de CEC incluyen el uso de la separación de perlas inmunomagnéticas (IB) y el análisis de citometría de flujo (FC); sin embargo, sufren de dos deficiencias principales que afectan sus respuestas de diagnóstico y pronóstico: uniones no específicas de perlas magnéticas a células no diana y un alto grado de variabilidad en la identificación de células raras, respectivamente. Diseñamos un chip microfluídico con micropilares espacialmente escalonados para la recolección eficiente de CEC con morfología celular intacta en un intento de revisar el objetivo diagnóstico de los recuentos de CEC en pacientes con CAD con angina de pecho. Métodos Se llevó a cabo un ensayo microfluídico sin etiqueta que implicó una enumeración in situ e identificación inmunofluorescente (DAPI+/CD146 +/VEGFR1+/CD45-) de CEC para evaluar el recuento de CEC en muestras de sangre periférica humana. Un total de 55 pacientes con CAD con angina de pecho [16 con angina estable crónica (CSA) y 39 con angina inestable (UA)], junto con 15 controles de salud (HC) se inscribieron en el estudio. Resultados Los recuentos de CEC son significativamente más altos en los grupos CSA y UA en comparación con el grupo HC [medianas respectivas de 6.9, 10.0 y 1.5 células/ml (p < 0.01)]. Además, se observó una elevación significativa del recuento de CEC en los tres subgrupos de UA [bajo riesgo (5.3) frente a riesgo intermedio (10.8) frente a alto riesgo (18.0) células/ml, p < 0.001) clasificados de acuerdo con el sistema de puntuación de riesgo TIMI NSTEMI/UA. A partir del análisis de la curva característica de funcionamiento del receptor, las AUC para distinguir CSA y UA de HC fueron 0.867 y 0.938, respectivamente. Las sensibilidades correspondientes fueron 87.5% y 84.6% y las especificidades fueron 66.7% y 86.7%, respectivamente. Conclusiones Nuestro sistema de ensayo microfluídico es eficiente y estable para la captura y enumeración de CEC. Los resultados mostraron que el recuento de CEC tiene el potencial de ser un biomarcador clínico prometedor para la evaluación del daño/disfunción endotelial en pacientes con CAD con angina de pecho.

Files

journal.pone.0181249&type=printable.pdf

Files (11.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7668d20b005458386bae2b10b66953b6
11.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
المقايسة المائعية الدقيقة للخلايا البطانية المنتشرة في مرضى الشريان التاجي المصابين بالذبحة الصدرية
Translated title (French)
Dosage microfluidique des cellules endothéliales circulantes chez les patients atteints de coronaropathie avec angine de poitrine
Translated title (Spanish)
Ensayo microfluídico de células endoteliales circulantes en pacientes con enfermedad arterial coronaria con angina de pecho

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2735278855
DOI
10.1371/journal.pone.0181249

Is supplement to
https://openalex.org/W4387497383 (Other)
https://openalex.org/W3183948672 (Other)
https://openalex.org/W3173606202 (Other)
https://openalex.org/W3110381201 (Other)
https://openalex.org/W2948807893 (Other)
https://openalex.org/W2935909890 (Other)
https://openalex.org/W2778153218 (Other)
https://openalex.org/W2758277628 (Other)
https://openalex.org/W2032406302 (Other)
https://openalex.org/W1531601525 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W109329984
  • https://openalex.org/W1512144932
  • https://openalex.org/W1983753599
  • https://openalex.org/W1986849025
  • https://openalex.org/W1988814101
  • https://openalex.org/W1993065073
  • https://openalex.org/W1998984591
  • https://openalex.org/W2008570370
  • https://openalex.org/W2009808076
  • https://openalex.org/W2022181032
  • https://openalex.org/W2025806325
  • https://openalex.org/W2028843745
  • https://openalex.org/W2034690624
  • https://openalex.org/W2042885609
  • https://openalex.org/W2048829586
  • https://openalex.org/W2053547715
  • https://openalex.org/W2069344563
  • https://openalex.org/W2084621368
  • https://openalex.org/W2084837257
  • https://openalex.org/W2084970194
  • https://openalex.org/W2085716874
  • https://openalex.org/W2091774189
  • https://openalex.org/W2094320065
  • https://openalex.org/W2099650916
  • https://openalex.org/W2110812905
  • https://openalex.org/W2121504382
  • https://openalex.org/W2128047109
  • https://openalex.org/W2131110587
  • https://openalex.org/W2132067381
  • https://openalex.org/W2137570167
  • https://openalex.org/W2157445320
  • https://openalex.org/W2157603347
  • https://openalex.org/W2158336299
  • https://openalex.org/W2166535928
  • https://openalex.org/W2611749980
  • https://openalex.org/W2741033020
  • https://openalex.org/W3162269940
  • https://openalex.org/W3194355700