The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Arabic was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Biology, University of Haifa, 2Transgenic Oncogenesis and Genomics Section, Laboratory of Cancer Biology and Genetics, National Cancer Institute
This article is a part of JoVE Clinical and Translational Medicine. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Barkan, D., Green, J. E. An In Vitro System to Study Tumor Dormancy and the Switch to Metastatic Growth. J. Vis. Exp. (54), e2914, doi:10.3791/2914 (2011).
تكرار الاصابة بسرطان الثدي غالبا ما يلي فترة طويلة الكامنة التي لا توجد مؤشرات على السرطان ، والانبثاث قد لا تصبح واضحة سريريا حتى سنوات عديدة بعد إزالة الورم الأولي والعلاج المساعد. والتفسير المحتمل لهذه الظاهرة هو أن الخلايا السرطانية والمواقع المصنفة المتنقل ، ومقاومة للعلاجات التقليدية ، وتظل ساكنة لفترات طويلة من الزمن 1-4.
وقد وصفت وجود خلايا سرطانية نائمة في مواقع الثانوية سابقا زنازين انفرادية هادئة التي تتكاثر ولا تخضع لموت الخلايا المبرمج 5-7. علاوة على ذلك ، وقد تبين هذه الخلايا لنشر الانفرادي من الورم الأساسي في مرحلة مبكرة من تطور المرض و80-10 يقيمون نمو اعتقل في نخاع العظم للمرضى ، والدم والغدد الليمفاوية 1،4،11. لذا ، فهم الآليات التي تنظم السكون أو التبديل إلى حالة التكاثري هو أمر حاسم لاكتشاف أهداف الرواية والتدخلات اللازمة لمنع تكرار المرض. ومع ذلك ، كشف آليات تنظيم التحول من السكون إلى نمو الورم النقيلي قد تعرقلت بسبب عدم وجود نظم نموذج المتاحة.
في الجسم الحي ، ونظم السابقين نموذج الجسم الحي لدراسة تطور الخلايا السرطانية المنتشر وقد وصفت سابقا 1،12-14. لكن هذه الأنظمة لم تقدم النموذج في الوقت الحقيقي ، وارتفاع في رؤى الإنتاجية بطريقة ميكانيكية الى ما يتسبب في ظهور الخلايا السرطانية النائمة الانفرادي لتتكاثر والمرض المنتشر. وقد وضعنا مؤخرا 3D في نظام المختبر إلى النموذج في خصائص نمو خلايا الجسم الحي الذي يحمل السلوك المنتشر نائمة إما (D2.OR ، MCF7 ، K7M2 - AS.46) أو التكاثري (D2A1 ، MDA - MB - 231 ، K7M2) في الجسم الحي. أظهرنا ان الخلايا السرطانية التي تظهر في الجسم الحي السكون في موقع النقيلي تبقى هادئة عند المثقف في 3 البعد (3D) القبو استخراج غشاء (BME) ، في حين أن خلايا الجسم الحي المنتشر بشكل كبير في تتكاثر بسهولة في الثقافة 3D بعد المتغير ، لكنها قصيرة نسبيا فترات من الهدوء. الأهم من خلال الاستفادة من نموذج 3D في نظام المختبر أثبتنا للمرة الأولى أن تكوين ECM يلعب دورا مهما في تنظيم ما إذا كانت الخلايا السرطانية النائمة ستتحول الى دولة التكاثري وأكدت هذه الدراسات المجراة في عام 15-17. وبالتالي ، فإن النظام النموذجي المبينة في هذا التقرير يوفر الأسلوب في المختبر لنموذج الورم السكون ودراسة التحول إلى النمو التكاثري يسببها المكروية.
1. خلية نائمة ثقافة الصيانة وخطوط الخلايا السرطانية النقيلي
2. مقايسة الخلايا انتشار الخلايا السرطانية النائمة (هادئة) ، والمتنقل (تكاثر) تربيتها في نظام 3D - BME
زراعة خلايا نائمة / المتنقل في نظام 3D
مقايسة الانتشار :
3. مناعي تلطيخ لجزيئات الخلايا في الخلايا إشارات (هادئة) نائمة الورم و / أو المتنقل (تكاثر) الخلايا السرطانية
زراعة خلايا نائمة / المتنقل في نظام 3D لتلطيخ immunfluorescence
* البروتوكول التالي هو تعديل لبروتوكول الثقافة 3D نشرتها J Debnath 18 آخرون.
تلوين المناعي :
4. ممثل النتائج :
ويرد مثال لتحليل انتشار الخلايا النائمة وD2.0R الورم النقيلي D2A1 في الثقافة 1A 3D في الشكل. خلايا نائمة وD2.0R (هادئة) من خلال التجربة بأكملها 14 يوما في حين أن الفترة ثقافة عالية D2A1 النقيلي خلايا نائمة تبقى فقط لمدة أربعة إلى ستة أيام وبعد ذلك يبدأون في الانتشار. خلال المرحلة الأولي نائمة ، لا تزال العديد من الخلايا في الثقافة الانفرادي 3 - D (1B الشكل ؛ يوم 4) في حين أن غيرها من الخلايا المتكاثرة غير شكل متعددة الخلايا الأجسام الشبه الكروية. ويرتبط مع التغيرات الهائلة في التشكل الخلية ، وانتقال D2A1 خلايا نائمة من التكاثري للدولة في 3 - D الثقافة (يوم 12 1B الشكل). وبالتالي ، يمكن استخدام هذا الاختبار لاختبار ما عامل / ثانية قد تؤدي إلى خلايا نائمة D2.0R للخروج من حالتها نائمة وما عامل / ثانية قد تمنع الخلايا D2A1 الانتقال من دولتهم في سبات عميق. الشكل 2 مثالا وكيلا D2A1 منع الخلايا النائمة إلى الانتقال من دولة إلى التكاثري. حافظت العلاجات D2A1 الخلايا مع مثبط محددة من الضوء الميوسين كيناز السلسلة (ML - 7) كما هو موضح في الشكل 2 ، D2A1 الخلايا في حالة سبات.
ويمكن دراسة الخلية إشارات في الخلايا النائمة الورم وتنتشر تربيتها في نظام 3D بواسطة تلوين المناعي لجزيئات الخلايا إشارة. كما هو موضح في الشكل (3) زيادة كبيرة في ضوء سلسلة الفسفرة الميوسين D2A1 في الخلايا (تلوين أحمر) ، يليه إعادة تنظيم شعيرات F - أكتين تشكيل ألياف الأكتين الإجهاد (تلطيخ الأخضر) يحدث أثناء انتقالهم من السكون (1-4 أيام) ل انتشار (يوم 7). ومع ذلك ، وعرقلة الميوسين كيناز سلسلة النشاط في ضوء D2A1 الخلايا shRNA أو دواء معين (ML - 7) يحتفظ D2A1 الخلايا في حالة سبات والنتائج في تثبيط الفسفرة الميوسين الخفيفة وسلسلة من طراز F - أكتين منظمة الألياف الإجهاد (الشكل 4).

الشكل 1. نموذجية في المختبر لدراسة الانفرادي السكون الخلية السرطانية والتحول إلى النمو النقيلي. أ) انتشار D2.0R نائمة وD2A1 المنتشر في 3 - D BME Cultrex ، ن = 8 (يعني ± SE). ممثل نتائج ثلاث تجارب (* P ≤ 0.05). B) صور المجهر ضوء D2.0R والخلايا المستزرعة في D2A1 3 - D X20 Cultrex التكبير BME.تعديل الرقم من 17 باركان وآخرون.

الشكل 2. منع تبديل D2A1 من الخلايا من السكون (سكون) في الانتشار في منظومة الثقافة 3D بواسطة تثبيط الميوسين كيناز ضوء سلسلة (MLCK). بالطبع وقت تكاثر الخلايا المستزرعة في D2A1 3 - D BME Cultrex ، ن = 8 (يعني ± SE). وكانت الخلايا غير المعالجة (السيطرة) ، أو تعامل مع مثبط محددة من MLCK (ML - 7 ، 5 ميكرومتر) لبداية يوم 48 ساعة 5 الثقافة. تعديل الرقم من 17 باركان وآخرون.

الشكل 3. الميوسين الفسفرة ضوء تليها سلسلة من طراز F - أكتين اعادة التنظيم خلال التحول من D2A1 الخلايا من السكون إلى النمو التكاثري. وكان المثقف D2A1 الخلايا في 3 - D BME Cultrex في 8 الغرفة شريحة زجاجية. تم إصلاح الخلايا وملطخة دابي (الأزرق) لتوطين النووية ، phalloidin (الخضراء) لطراز F - أكتين ومع جسم مضاد ضد فسفرته شكل سلسلة ضوء الميوسين (MLC - P) (الحمراء) ، كما هو مبين في نقاط زمنية مختلفة. دمج أكتين - F ، وحركة تحرير الكونغو ف التلوين (الأصفر). وقد زاد من حركة تحرير الكونغو التعبير ف خلال فترة الانتقال من D2A1 الخلايا من السكون (days1 - 4) في النمو التكاثري (يوم 7) تليها الإجهاد أكتين تشكيل الألياف (الأسهم). مبائر المجهري والتكبير x63. شريط بيضاء يساوي 20 ميكرون. تعديل الرقم من 17 باركان وآخرون.

الشكل 4. . تثبيط الميوسين كيناز ضوء سلسلة (MLCK) بوساطة الألياف الإجهاد F - أكتين في تشكيل خلايا D2A1 كانت D2A1 خلايا غير المعالجة (السيطرة) ، أو للتعامل مع مثبط MLCK (ML - 7 ، 5 ميكرون) ، لتبدأ ساعة 48 يوم الثقافة 5 ، أو تعامل مع تدافعت أو shRNA MLCK والملون للنموذج فسفرته سلسلة ضوء الميوسين (MLC - P) (الحمراء) ، F - الأكتين (الأخضر) ، ونوى (الأزرق). دمج أكتين - F ، وحركة تحرير الكونغو ف التلوين (الأصفر). مبائر المجهري والتكبير x63. شريط بيضاء يساوي 20 ميكرون.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
الآليات الأساسية التي تحافظ على نشر الخلايا السرطانية في حالة سبات أو التي تمر بمرحلة انتقالية نتيجة لنمو النقيلي لا تزال مجهولة إلى حد كبير. وقد تحققت هذه الظاهرة في غاية الصعوبة للدراسة في المرضى من البشر 4،12 ونماذج قليلة قبل السريرية وضعت لمعالجة هذه المسألة. ومع ذلك ، فقد اتسم بعضها في الجسم الحي ، ونظم نموذج السابقين فيفو عن السكون ورم (1،12 في استعراض). ومع ذلك ، في المقام الأول في النماذج الحية للورم السكون ستستخدم للتحقق من صحة الآليات المحتملة التي تنظم السكون الورم ، ولكنها ليست قابلة للاستكشاف في الوقت الحقيقي بيولوجيا الخلية واحد نشر الورم في سبات عميق.
تقديم نظام 3 - D هنا نماذج لوقت السكون الورم الانفرادي الأول والتحول إلى النمو المنتشر في النظام النموذجي في المختبر. ويمكن أن يتبع للمقايسة انتشار الورم النمذجة السكون (الهدوء) والانتقال إلى الانتشار في نظام 3D على مر الزمن. ويمكن استخدام هذا الاختبار لدراسة بطريقة إنتاجية عالية وخلال فترة زمنية قصيرة نسبيا العوامل المحتملة / الجينات التي تحافظ على الخلايا السرطانية النائمة في مرحلتها هادئة أو يمكن تفعيلها لتتكاثر. وعلاوة على ذلك ، يمكن الاستفادة من تجربة الانتشار كمنصة إنتاجية عالية للكشف عن خطوط إضافية الخلية السرطانية التي قد يكون لها النمط الظاهري في سبات عميق.
دراسة الآليات الجزيئية التي تتحكم السكون ورم أو التبديل في تحقيق معدلات نمو المنتشر في نظام 3D بواسطة الأساليب التقليدية البيوكيميائية (RT - PCR / البقع الغربية) أمر صعب نظرا إلى كمية قليلة من الحمض النووي الريبي / البروتين الذي يمكن استخلاصه من أجل الدراسات البيوكيميائية من سبات ورم الخلايا. ومع ذلك ، يمكن تطبيق تلوين المناعي لجزيئات الخلية إشارات من الخلايا النائمة والورم outbreaking في نظام نموذج 3D ، كما وردت في أرقام 3 و 4. وبالتالي ، يمكن للنظام النموذج المقدم هنا بمثابة أداة فعالة للبدء في استكشاف الآليات الجزيئية التي تنظم الانفرادي السكون الخلية السرطانية والتحول إلى النمو النقيلي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا البحث في جزء من برنامج بحوث جماعية للمعهد الوطني للسرطان.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| DMEM high glucose | Invitrogen | 11965-118 | |
| DMEM low glucose | Invitrogen | 11885-092 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Invitrogen | 10091-148 | |
| Growth factor-reduced 3-D Cultrex Basement Membrane Extract | Trevigen Inc. | Protein concentration between 14-15mg/ml | |
| D2.0R and D2A1 cell lines | 5,19 | ||
| K7M2 and K7M2AS1.46 cells | 20 | ||
| MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cells | ATCC | ||
| An 8 chamber glass slide system | Lab-Tek | 177402 | |
| Cell Titer 96 AQueous One Solution cell proliferation assay kit | Promega Corp. | G3580 | |
| VECTASHIELD mounting medium with DAPI | Vector Laboratories | H-1200 | |
| Normal donkey serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | |
| Elisa Plate Reader | Bio-Tec | Record 490nm | |
| Confocal microscope | Carl Zeiss, Inc. | Magnification x63 |