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1Department of Biology, University of Haifa, 2Transgenic Oncogenesis and Genomics Section, Laboratory of Cancer Biology and Genetics, National Cancer Institute
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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).
유방암의 재발은 종종 암의 흔적이 없다는있는 긴 잠재 기간을 다음과 metastases는 기본 종양과 도움이되는 치료의 제거 후 수년 전까지는 임상적으로 명백한 될 수 없습니다. 이러한 현상의 가능성이 설명은 종양 세포가 전이성 사이트 씨앗 기존 치료에 저항하고, 시간이 1-4 오랜 기간 동안 휴면 남아있다는 것입니다.
보조 사이트에서 휴지 암세포의 존재는 둘 다 분아 따위에 의해 번식하지 않으며 apoptosis가 5-7 받아야 정지 독방 세포로 이전에 설명되었습니다. 또한, 이러한 고독한 세포는 질병의 진행의 80-10의 초기 단계에서 기본 종양에서 보급하고 환자의 골수, 혈액, 림프절 1,4,11에서 성장 체포 거주 보여왔다. 따라서, proliferative 상태로 휴면 또는 스위치를 조절 메커니즘을 이해하는 것은 질병 재발을 방지하기 위해 새로운 목표와 중재를 발견하기위한 중요합니다. 그러나, 전이성 종양 성장에 휴면에서 스위치를 조절 메커니즘을 분열하는 것은 가능한 모델 시스템의 부족에 의해 방해되었다.
생체내 및 종양 세포의 전이성 진행을 공부하기 전 생체내 모델 시스템에서 이전에 설명한 1,12-14되었습니다. 그러나 이러한 모델 시스템은 실시간 및 전이성 질환으로 세포 분열 따위에 의해 번식하는 고독한 휴면 종양 세포의 출현을 트리거 무엇으로 높은 처리량 방식의 기계론의 통찰력에서 제공하지 않았습니다. 우리는 최근 (D2A1, MDA - MB - 231, K7M2) 중 휴면 (D2.OR, MCF7, K7M2 - AS.46) 또는 proliferative 전이성 동작을 세포의 생체내 성장 특성 모델 체외 시스템에서 3D를 개발 생체내 인치 우리는 전이성 사이트에서 생체내의 휴면을 전시 종양 세포가 3 차원 (3D) 지하 막 추출물 (BME)에서 양식 때 생체내 높은 전이성 세포가 쉽게 변수 후 3D 문화 분아 따위에 의해 번식하는 반면, 정지 남아 있지만, 상대적으로 짧은 것을 보여주 정지의 기간. 중요한 시험 관내 모델 시스템에서 3D를 이용하여 우리는 ECM 성분이 휴면 종양 세포가 proliferative 상태로 전환되며, 생체내 연구 15-17에서에서 이것을 확인했는지 여부 조절에 중요한 역할을하는 처음으로 보여주었다. 따라서이 보고서에서 설명하는 모델 시스템 모델 종양의 휴면을 체외 방식의를 제공하고 microenvironment에 의해 유도된 proliferative 성장로의 전환을 공부합니다.
1. 휴지 및 전이성 종양 세포 라인의 세포 배양 관리
2. 휴지 (정지)과 전이성 (proliferating) 종양 세포의 세포 증식 분석은 3D - BME 시스템에 교양
3D 시스템에 Culturing 휴지 / 전이성 세포
확산 분석 :
3. 및 / 또는 전이성 (proliferating) 휴지 (정지) 종양 세포가 종양 세포에 세포 신호 분자에 대한 Immunofluorescent 얼룩
immunfluorescence 얼룩을 위해 3D 시스템에 Culturing 휴지 / 전이성 세포
* 다음과 같은 프로토콜은 Debnath J 외 18 발행 3D 문화 프로토콜의 수정입니다.
Immunofluorescence 염색법 :
4. 대표 결과 :
3D 문화의 휴지 D2.0R 및 전이성 종양 D2A1 세포의 확산 분석 예제는 그림 1A에 표시됩니다. 높은 전이성 D2A1 세포는 그들이 세포 분열 따위에 의해 번식하기 시작 이후 4~6일 동안 수면 상태에 남아있는 반면 D2.0R 세포는 전체 실험 십사일 문화 시대를 통해 (정지) 휴면 수 있습니다. 다른 아닌 proliferating 세포가 여러 세포 spheroids을 형성하는 반면, 초기 잠복 단계 동안, 많은 전지 (일 4 그림 1B) 3 - D 문화의 독방 남아 있습니다. 3 - D의 문화에 proliferative 상태로 휴면에서 D2A1 세포의 전환 (그림 1B, 12 일) 셀 형태의 극적인 변화와 관련된 것입니다. 따라서,이 분석은 어떤 요소를 테스트하는 데 사용할 수있는 / S는 수면 상태에서 등장하는 휴면 D2.0R 세포를 실행할 수 있으며, 어떤 요소 것은 / s의 자신의 수면 상태에서 전환할 D2A1 세포를 방지할 수 있습니다. 그림 2는 에이전트의 예입니다 휴면에서 proliferative 상태로 전환하는 D2A1 세포를 방지. 그림 2에서 그림, 마이 오신 라이트 체인 키나제 (ML - 7)의 특정 억제제 D2A1 세포의 트리 트먼트는 휴면 상태에 D2A1 세포를 유지.
3D 시스템에 교양 동면 proliferating 종양 세포의 신호를 세포는 세포 신호 분자에 대한 immunofluorescence 얼룩으로 공부하실 수 있습니다. 그림 3에서 그림 굴지 스트레스 섬유 (녹색 얼룩)을 형성 F - 굴지의 필라멘트의 개편 다음 D2A1 셀 (빨간색 얼룩)에서 마이 오신 라이트 체인 인산화에 상당한 증가는 휴면으로부터 전환 (1-4 일) 동안 발생 확산 (일 7). 그러나, shRNA 또는 특정 약물 (ML - 7)에 의해 D2A1 세포의 마이 오신 라이트 체인 키나제의 활동을 차단하는 것은 D2A1 휴면 상태에있는 세포와 마이 오신 경쇄 인산화 및 F - 굴지 스트레스 섬유 조직 (그림 4)의 억제에 결과를 유지합니다.

그림 1. 독방 종양 세포 휴면 및 전이성 성장에 스위치를 공부 체외 모델 인치 3 - D Cultrex BME의 휴면 D2.0R 및 전이성 D2A1의) 확산, N = 8 (± SE를 의미). 세 실험 (* P ≤ 0.05)의 대표적인 결과입니다. B) D2.0R 및 D2A1 세포의 라이트 현미경 이미지는 3 - D Cultrex BME의 배율 x20에서 교양.그림 Barkan 외 17 수정되었습니다.

그림 2. 마이 오신 라이트 체인 키나제 (MLCK)의 억제에 의해 3D 문화 시스템의 확산에 휴지 (정지)에서 D2A1 세포의 스위치를 예방. 3 - D Cultrex BME, N의 교양 D2A1 세포 증식의 시간 코스 = 8 (± SE를 의미). 전지 (제어) 치료했다, 또는 MLCK의 특정 억제제 (ML - 7, 5 μm의)와 함께 치료를 문화의 날 5 48 시간부터 시작하십시오. 그림 Barkan 외 17 수정되었습니다.

그림 3. 마이 오신 경쇄 인산화은 proliferative 성장 휴면에서 D2A1 세포의 스위치 중에 F - 굴지의 개편으로 따라갔다. D2A1 전지는 8 챔버 유리 슬라이드에 3 - D Cultrex BME에 교양되었습니다. 세포 고정과 핵 지방화를위한 DAPI (파란색), F - 굴지에 대한 phalloidin (녹색)과 같은 다양한 시간 지점에서 지적 마이 오신 라이트 체인 (MLC - P) (적색)의 phosphorylated 양식에 대한 항체 물들일되었습니다. F - 굴지 및 MLC - P의 얼룩 (노란색)의 병합. MLC - P 표현은 굴지 스트레스 섬유 형성 (화살표) 다음 proliferative 성장 (일 7) 휴면 (days1 - 4)에서 D2A1 세포의 이행 기간 동안 증가했다. 공촛점 현미경, 확대 x63. 화이트 막대는 20 미크론 같습니다. 그림 Barkan 외 17 수정되었습니다.

그림 4. . 문화의 날 48 시간의 시작을 위해, 마이 오신 라이트 체인 키나제 (MLCK) D2A1 세포 중재 F - 굴지 스트레스 섬유 형성의 억제 D2A1 세포 (제어) 치료했다, 또는 MLCK (5 μm의 ML - 7)에 대한 억제제로 치료 5 또는 발진 또는 MLCK shRNA 취급 및 마이 오신 라이트 체인 (MLC - P) (적색), F - 굴지 (녹색), 그리고 핵 (파란색)의 phosphorylated 양식 스테인드. F - 굴지 및 MLC - P의 얼룩 (노란색)의 병합. 공촛점 현미경, 확대 x63. 화이트 막대는 20 미크론 같습니다.
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전이성 성장하기 위해 전환에 휴면 상태 또는 결과 종양 세포를 전파 관리 기본 메커니즘은 크게 알려지지 않은 상태로 유지됩니다. 이러한 현상은 인간의 환자 4,12 그리고 몇 잠복기 모델이 문제를 해결하기 위해 개발되었습니다에서 공부하는 것은 매우 어려운되었습니다. 그럼에도 불구하고, 생체내 및 종양 휴면에 대한 전 생체내 모델 시스템의 일부 (1,12에서 검토) 특징되었습니다. 그러나, 종양이 휴면에 대한 생체내 모델은 주로 종양 휴면을 규제하는 잠재적인 메커니즘을 검증하기 위해 이용하지만, 실시간으로 하나의 전파 휴면 종양 세포의 생물학을 탐구 의무가 없습니다 수 있습니다.
3 - D 시스템이 처음으로 독방에 종양의 휴면과 체외 모델 시스템에서 전이성 성장을 스위치 여기 모델 제시. 모델링 종양의 휴면 (정지)와 3D 시스템의 확산로의 전환에 대한 확산 분석은 시간이 지남에 따라 수 있습니다. 이 분석은 높은 처리량 방법 및 요인 / 자신의 정지 단계에서 휴면 종양 세포를 유지하거나 세포 분열 따위에 의해 번식에 활성화 수도 유전자 가능성이 비교적 짧은 기간에 공부를 이용하실 수 있습니다. 또한 확산 분석은 휴면 표현형가있을 수 있습니다 추가로 종양 세포 라인에 대한 화면으로 높은 처리량 플랫폼으로 활용하실 수 있습니다.
전통적인 생화 학적 방법으로 3D 시스템의 전이성 성장에 종양이 휴면 또는 스위치를 제어하는 분자 메커니즘을 공부하는 것은 (RT - PCR / 웨스턴 blots) 휴지에서 생화학 연구를위한 추출 수있는 RNA / 단백질의 낮은 금액을 주어 어렵습니다 종양 세포. 그러나, 같은 그림 3과 4에 표시되는 3D 모델 시스템에서 동면 outbreaking 종양 세포의 세포 신호 전달 분자의 immunofluorescence 얼룩이 적용될 수 있습니다. 따라서 여기에 제시된 모델 시스템은 독방에 종양 세포 휴면 및 전이성 성장로의 전환을 규제 분자 메커니즘을 탐구하기 시작하는 효과적인 도구로 검색할 수 있습니다.
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관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
이 연구는 국립 암 연구소의 교내 연구 프로그램에 의해 부분적으로 지원되었다.
| 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 |