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Department of Cell Biology, Harvard Medical School
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Davidowitz, R. A., Iwanicki, M. P., Brugge, J. S. In vitro Mesothelial Clearance Assay that Models the Early Steps of Ovarian Cancer Metastasis. J. Vis. Exp. (60), e3888, doi:10.3791/3888 (2012).
1. डिम्बग्रंथि के कैंसर सेल उपगोल गठन
2. Mesothelial सेल monolayer गठन
3. Mesothelial सेल क्लीयरेंस परख
4. प्रतिनिधि परिणाम
इस उदाहरण में, हम OVCA433 डिम्बग्रंथि के कैंसर कोशिका spheroids कि Talin-1 की तनु अभिव्यक्ति के OVCA433 spheroids को नियंत्रित करने के लिए है के mesothelial निकासी की क्षमता की तुलना में. प्रत्येक समूह से OVCA433 spheroids एक MatTek ZT mesothelial सेल monolayers युक्त डिश के लिए जोड़ा गया था. प्रत्येक समूह से छह spheroids आठ घंटे के लिए हर 10 मिनट में (चित्रा 4, 3 मूवी, मूवी 4) imaged थे. monolayer में फैल spheroids द्वारा उत्पादित छेद मापा गया और प्रत्येक समूह से छह पदों औसतन गया. चित्रा 4 से पता चलता है कि औसत निकासी Talin 1 पछाड़ना spheroids द्वारा निर्मित क्षेत्र काफी औसत नियंत्रण spheroids द्वारा बनाया क्षेत्र से छोटा था, सुझाव है कि Talin हे mesothelial निकासी के लिए आवश्यक हैVCA433 डिम्बग्रंथि के कैंसर spheroids.

चित्रा 1 डिम्बग्रंथि के कैंसर मेटास्टेसिस. प्राथमिक डिम्बग्रंथि ट्यूमर या तो डिम्बग्रंथि सतह उपकला या फैलोपियन ट्यूब से विकसित. ट्यूमर कोशिकाओं / समूहों प्राथमिक ट्यूमर से दूर तोड़ने और peritoneal गह्वर में इकट्ठा. ट्यूमर कोशिकाओं तो multicellular spheroids के रूप में सकल कर सकते हैं. Spheroids तो mesothelial सेल peritoneal गुहा के अस्तर monolayers के लिए देते हैं. mesothelial कोशिकाओं संलग्न डिम्बग्रंथि के कैंसर उपगोल नीचे से बाहर रखा गया है, spheroids अंतर्निहित तहखाने झिल्ली के लिए पहुँच प्राप्त करने के लिए अनुमति देता है.
मूवी डिम्बग्रंथि 1. कैंसर मेटास्टेसिस. फिल्म देखने के लिए यहाँ क्लिक करें .

चित्रा 2.

3 चित्रा mesothelial क्लीयरेंस परख. डिम्बग्रंथि के कैंसर spheroids 100 incubating के गठन कर रहे हैं आरएफपी एक पाली - हेमा लेपित 96 16 घंटे के लिए अच्छी तरह गोल नीचे 37 ° C पर संस्कृति डिश में डिम्बग्रंथि के कैंसर की कोशिकाओं को अच्छी तरह से प्रति व्यक्त. पाली - हेमा संस्कृति डिश के लिए संलग्न से कोशिकाओं को रोकता है, कोशिकाओं को निलंबन में रहने के लिए और एक दूसरे का पालन करने के लिए एक एकल क्लस्टर प्रति अच्छी तरह से फार्म की अनुमति है. Mesothelial सेल monolayers हैं fibronectin लेपित 6 MatTek पकवान में अच्छी तरह से प्रति 5 6x10 mesothelial कोशिकाओं चढ़ाना और 37 डिग्री सेल्सियस पर 16 घंटे के लिए थाली incubating के द्वारा तैयार हैं. spheroids mesothelial monolayer साथ तो MatTek पकवान और दो सेल आबादी 8 घंटे के लिए हर 10 मिनट में एक Nikon तिवारी ई मैं का उपयोग imaged किया जाता हैnverted Motorized widefield प्रतिदीप्ति खुर्दबीन समय चूक और सॉफ्टवेयर तत्वों.
2 मूवी mesothelial क्लीयरेंस परख. फिल्म देखने के लिए यहाँ क्लिक करें .

Talin OVCA433 spheroids में 1 अभिव्यक्ति की चित्रा 4. क्षीणन के mesothelial निकासी की क्षमता घट जाती है. साथ और 1 Talin की तनु अभिव्यक्ति के बिना OVCA433 spheroids (लाल) करने के लिए देते हैं और एक ZT mesothelial monolayer (हरा) में आक्रमण की अनुमति दी गई. दो सेल आबादी 8 घंटे के लिए हर 10 मिनट में एक Nikon तिवारी ई उलटा Motorized widefield प्रतिदीप्ति खुर्दबीन समय चूक और तत्वों सॉफ्टवेयर का उपयोग imaged किया गया. ग्राफ कि एक क्षीणन Talin से पता चलता हैकाफी mesothelial सेल निकासी (quantile साजिश का मतलब है पर हरे रंग की सलाखों के साथ) कम हो जाती है.
मूवी 3. OVCA433 (लाल) spheroids mesothelial monolayer (हरा) में हमलावर. नियंत्रण फिल्म देखने के लिए यहाँ क्लिक करें .
Talin OVCA433 spheroids में 1 अभिव्यक्ति (लाल) की मूवी 4. क्षीणन mesothelial कम हो जाती है (हरा) निकासी क्षमता. फिल्म देखने के लिए यहाँ क्लिक करें .
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"Mesothelial क्लीयरेंस परख" यहाँ प्रस्तुत समय चूक माइक्रोस्कोपी का उपयोग करता है डिम्बग्रंथि के कैंसर के multicellular spheroids और mesothelial सेल monolayers की बातचीत पर नजर रखने के महान स्थानिक और लौकिक विस्तार में. इससे पहले, कई 8-14 समूहों endpoint के assays के लिए इस्तेमाल किया था दिखाने के लिए डिम्बग्रंथि के कैंसर की कोशिकाओं को देते हैं और mesothelial सेल monolayers में आक्रमण. इस परख में है कि यह fluorescently लेबल की कोशिकाओं का उपयोग करता है mesothelial कोशिकाओं से ट्यूमर कोशिकाओं को अलग करने के लिए, ताकि इन दोनों सेल आबादी की गतिशीलता परख भर में निगरानी रखी जा सकता है. अद्वितीय है मध्यनिवेश की प्रक्रिया वास्तविक समय में कल्पना किया जा सकता है और मात्रात्मक के mesothelial निकासी की दर समय पर मापा जा सकता है. timelapse माइक्रोस्कोपी के प्रयोग के निकट दो विभिन्न प्रयोगात्मक शर्तों के तहत सेल आबादी के बीच बातचीत की गतिशीलता पर नजर रखने के लिए अनुमति देता है. इसके अतिरिक्त, या तो mesothelial कोशिकाओं या डिम्बग्रंथि के कैंसर CE के एक छोटा सा प्रतिशतआबादी के भीतर व्यक्ति की कोशिकाओं की गतिशीलता की निगरानी और LLS एक तिहाई फ्लोरोसेंट मार्कर के साथ लेबल किया जा सकता है. समय के साथ व्यक्ति की कोशिकाओं पर नज़र रखने के द्वारा, और प्रवास के दिशात्मकता दर की गणना की जा सकती है. Mesothelial निकासी के उच्च संकल्प विश्लेषण प्रदर्शन करने के लिए, कुल आंतरिक प्रतिबिंब प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी (TIRF) इस्तेमाल किया जा सकता है. फोकल adhesions mesothelial कोशिकाओं में चिह्नित कर रहे हैं, यदि ट्यूमर कोशिकाओं उत्क्षेपणशील एक्सटेंशन द्वारा mesothelial adhesions की हदबंदी नजर रखी जा सकता है के रूप में हमारे पिछले 17 प्रकाशन में वर्णित है.
इस परख के लिए डिम्बग्रंथि के कैंसर कोशिका spheroids कि आनुवंशिक या pharmacologically आणविक तंत्र द्वारा जो डिम्बग्रंथि के कैंसर सेल spheroids mesothelial monolayer स्पष्ट करने के लिए या इस प्रक्रिया के छोटे अणु inhibitors की पहचान स्पष्ट करने के लिए संशोधित किया गया है की आक्रमण क्षमता की तुलना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इसके अलावा, परख डिम्बग्रंथि के कैंसर की कोशिकाओं की एक बहुत छोटी संख्या की आवश्यकता है, तो प्राथमिक tumor द्रव exudates से कोशिकाओं (सीमाओं नीचे देखें) का इस्तेमाल किया जा सकता है अगर cytotracker रंजक (Invitrogen) साथ कोशिकाओं preincubating के द्वारा लेबल. परख भी उच्च throughput विश्लेषण करने के लिए उत्तरदायी है. उच्च throughput आनुवंशिक या औषधीय अध्ययन करने के लिए, डिम्बग्रंथि के कैंसर की कोशिकाओं को अलग siRNA को वैक्टर के साथ ट्रांसफ़ेक्ट किया जा सकता है या 96 अच्छी तरह से थाली के प्रत्येक अच्छी तरह से में विभिन्न औषधीय inhibitors के साथ इलाज किया. Mesothelial सेल monolayers साथ 96 गिलास नीचे संस्कृति बर्तन में चढ़ाया जा सकता है, और spheroids पाली - हेमा लेपित प्लेट से 1:1 किया जा सकता है में monolayer - युक्त प्लेट को हस्तांतरित. इन कदमों के सभी स्क्रीनिंग रोबोट के साथ प्रयोग के लिए अनुकूलित किया जा सकता है कि इतना siRNAs या inhibitors के सैकड़ों एक समय में जांच कर सकते हैं.
इस परख की ताकत का के mesothelial monolayer में डिम्बग्रंथि के कैंसर की कोशिकाओं की शक्ति पर निर्भर मध्यनिवेश मॉडल करने में सक्षम हो. हमारी प्रयोगशाला कर्षण शक्ति माइक्रोस्कोपी (TFM) का इस्तेमाल किया है कि क्या यांत्रिक के लिए निर्धारितRCE mesothelial निकासी 17 को नियंत्रित करता है. हमने पाया α5 Integrin कि overexpression fibronectin लेपित एक सब्सट्रेट पर चढ़ाया कोशिकाओं का संकुचन में वृद्धि हुई है, जबकि आरएनएआई की मध्यस्थता Talin, या मायोसिन द्वितीय की पछाड़ना कक्ष 17 सिकुड़ना कम है. डिम्बग्रंथि के कैंसर कोशिका spheroids में α5 Integrin, Talin, या मायोसिन द्वितीय downregulation के बाद से भी mesothelial निकासी की कमी हुई, हमारे TFM माप विचार कि एक सेलुलर सिकुड़ा बलों पर निर्भर घटना में mesothelial निकासी, जो में उच्च सिकुड़ा बलों के साथ कोशिकाओं को अधिक mesothelial का कारण बना समर्थन निकासी. इसलिए, mesothelial निकासी परख करने के लिए आगे intercalation घटनाओं, डिम्बग्रंथि उपगोल मेटास्टेसिस के साथ जुड़े, कि यांत्रिक बलों पर निर्भर कर रहे हैं समझने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
यह परख पर विचार करने के लिए कुछ सीमाएँ हैं. सबसे पहले, क्रम में multicellular spheroids के रूप में करने के लिए, कोशिकाओं को कम से कम 6 घंटे के लिए निलंबन में संवर्धित किया जाना चाहिए. अगरकोशिकाओं को मैट्रिक्स के बिना जीवित करने में असमर्थ संपर्क अपनी मंजूरी की क्षमता समझौता हो जाएगा रहे हैं. दूसरा, यह डिम्बग्रंथि के कैंसर की कोशिकाओं है कि वर्दी, कॉम्पैक्ट multicellular spheroids फार्म का उपयोग करने के लिए फायदेमंद है. यदि डिम्बग्रंथि के कैंसर की कोशिकाओं को ही ढीला समूहों के रूप में, वे अलग mesothelial monolayer युक्त पकवान लेपित प्लेट polyHEMA से हस्तांतरण में तोड़, अलग आकृति और आकार कि परिवर्तनशीलता डेटा को जोड़ना होगा spheroids पैदा हो सकता है. तीसरा, अगर इस्तेमाल कोशिकाओं विषम हैं, यह अतिरिक्त परिवर्तनशीलता monolayer में बनाई गई छेद के आकार के लिए जोड़ देगा. यह एकाधिक दोहराने (10-20/sample) के आठ घंटे बाद मध्यनिवेश की हद तक में परिवर्तनशीलता के कारण कुओं का उपयोग करने के लिए महत्वपूर्ण है. Assays में यहाँ वर्णित है, अच्छी तरह से स्थापित डिम्बग्रंथि के कैंसर (OVCA433) और mesothelial (ZT) सेल लाइनों का इस्तेमाल किया गया. इस परख अधिक प्रासंगिक चिकित्सकीय, जलोदर द्रव से रोगियों के प्राथमिक डिम्बग्रंथि के कैंसर की कोशिकाओं, इस्तेमाल किया जा सकता है. यह determ दिलचस्प होगाine अगर इन विट्रो mesothelial सेल निकासी क्षमता में नैदानिक परिणाम के साथ संबद्ध है. इसके बाद के संस्करण की सीमाओं पर विचार करने के लिए जब प्राथमिक नमूनों का उपयोग विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, के रूप में प्राथमिक उपलब्ध कोशिकाओं की संख्या एक सीमित कारक है. इसके अतिरिक्त, यह महत्वपूर्ण है कि इस परख प्रदर्शन से पहले mesothelial monolayer की अखंडता की जाँच करें. mesothelial monolayer की और तय किया जा सकता है सेल सेल जंक्शन प्रोटीन के लिए दाग करने के लिए सुनिश्चित करें कि mesothelial सेल जंक्शनों बरकरार हैं.
अंत में, mesothelial निकासी परख आसानी से विशिष्ट प्रयोगात्मक सवालों का जवाब करने के लिए संशोधित कर सकते हैं. यहाँ, हम ईसीएम घटक है कि डिम्बग्रंथि और mesothelial कोशिकाओं गिलास नीचे संस्कृति बर्तन का पालन करने के लिए, तथापि, अन्य ईसीएम घटकों कोलेजन और laminin सहित इस्तेमाल किया जा सकता है की अनुमति देता है के रूप में fibronectin इस्तेमाल किया. इसके अलावा, अन्य कोशिका प्रकार है कि तहखाने झिल्ली fibroblasts सहित, के अंतर्गत पाया जाता है, इस प्रयोगात्मक व्यवस्था करने के लिए जोड़ा जा सकता है, भूमिका का आकलन करने के लिएmesothelial 9,19,20 निकासी में इन सेल प्रकार की. अन्त में, mesothelial कोशिकाओं (जैसे अग्नाशय, स्तन, आदि) के साथ ट्यूमर कोशिकाओं के अन्य प्रकार की बातचीत को भी इस परख का उपयोग कर मॉडलिंग किया जा सकता है. और यह कैंसर की कोशिकाओं और एक endothelial monolayer के बीच बातचीत का अध्ययन करने के लिए संभव है, इस परख का उपयोग करने के लिए intravasation या तरल पदार्थ का स्त्राव (इसी तरह के assays में वर्णित किया गया है: 15,16,21-27) की नकल है.
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हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.
हम हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में Nikon इमेजिंग सेंटर, विशेष रूप से जेनिफर वाटर्स, से लारा Petrak और वेन्डी सामन, प्रशिक्षण के लिए और उनके timelapse सूक्ष्मदर्शी का उपयोग धन्यवाद देना चाहूंगा. हम भी बहुमूल्य विचार विमर्श के लिए रोजा एनजी और अचिम Besser धन्यवाद देना चाहूंगा. इस काम एनआईएच 5695837 अनुदान (एम. Iwanicki) के और GM064346 JSB द्वारा समर्थित किया गया था, डॉ. मरियम और शेल्डन जी Adelson मेडिकल रिसर्च फाउंडेशन (JSB के लिए) से एक अनुदान द्वारा.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| OVCA433 Ovarian Cancer Cells | Gift from Dr. Dennis Slamon | ||
| ZT Mesothelial Cells | Gift from Dr. Tan Ince | ||
| Medium 199 | GIBCO, by Life Technologies | 19950 | |
| MCDB105 | Cell Applications Inc. | 117-500 | |
| FBS-heat inactivated | GIBCO, by Life Technologies | 10082 | |
| Pen-Strep | GIBCO, by Life Technologies | 15070 | |
| 96 well plates | Corning | 3799 | |
| Polyhydroxyethylmethacrylate (poly-HEMA) | Sigma-Aldrich | 192066-25G | For poly-HEMA solution dissolve 6mg poly-HEMA powder in 1ml of 95% EtOH |
| EtOH | Pharmco-AAPER | 111ACS200 | Dilute to 95% in dH20 |
| Cell culture hood | Nuaire | NU-425-300 | |
| Tissue culture incubator | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 3110 | |
| incubator for poly-HEMA plates | Labline Instruments | Imperial III 305 | |
| Tabletop centrifuge | Heraeus Instruments | 75003429/01 | |
| 6 well glass-bottom dish | MatTek Corp. | P06G-1.5-20-F | |
| Fibronectin | Sigma-Aldrich | F1141-1MG | |
| PBS | Cellgro | 21-040-CV | |
| Microscope | Nikon Instruments | Ti-E Inverted Motorized Fluorescence time-lapse microscope with integrated Perfect Focus System | |
| Lens | Nikon Instruments | 20X-0.75 numerical apeture | |
| Halogen transilluminator | Nikon Instruments | 0.52 NA long working distance condenser | |
| Excitation and emission filters | Chroma Technology Corp. | GFP Ex 480/40, Em 525/50 RFP-mCherry Ex 575/50 Em 640/50 | |
| Transmitted and Epifluoresce light path | Sutter Instrument Co. | Smart Shutters | |
| Linear-encoded motorized stage | Nikon Instruments | ||
| Cooled charged-coupled device camera | Hamamatsu Corp. | ORCA-AG | |
| Microscope incubation chamber with temperature and CO2 control | Custom Made | ||
| Vibration isolation table | TMC | ||
| NIS-Elements software | Nikon Instruments | Version 3 |