تصف هذه المخطوطة مقايسة تكوين الأنبوب لتحديد تأثيرات مركب أو حالة معينة على تكوين الأوعية باستخدام تكوين أنبوب الخلية البطانية في بيئة خاضعة للرقابة.
مقالة منهجية
تصف هذه المخطوطة مقايسة تكوين الأنبوب لتحديد تأثيرات مركب أو حالة معينة على تكوين الأوعية باستخدام تكوين أنبوب الخلية البطانية في بيئة خاضعة للرقابة.
تتطلب الأورام الخبيثة إمدادا بالدم من أجل البقاء على قيد الحياة والانتشار. تحصل هذه الأورام على الدم المطلوب من مجرى دم المريض عن طريق اختطاف عملية تكوين الأوعية الدموية ، حيث تتشكل أوعية دموية جديدة من الأوعية الدموية الموجودة. مستقبلات CXCR2 (مستقبلات الكيموكين (شكل C-X-C) 2) هي جزيء مرتبط ببروتين G عبر الغشاء موجود في العديد من الخلايا يرتبط ارتباطا وثيقا بتكوين الأوعيةالدموية 1. يمنع الحصار المحدد لمستقبلات CXCR2 تكوين الأوعية الدموية ، كما تم قياسه بواسطة العديد من المقايسات مثل مقايسة تكوين الأنبوب البطاني. يعد اختبار تكوين الأنبوب مفيدا لدراسة تكوين الأوعية الدموية لأنه طريقة ممتازة لدراسة التأثيرات التي قد يحدثها أي مركب أو حالة بيئية معينة على تكوين الأوعية. إنه اختبار بسيط وسريع في المختبر يولد بيانات قابلة للقياس الكمي ويتطلب مكونات قليلة نسبيا. على عكس المقايسات في الجسم الحي ، فإنه لا يتطلب ويمكن إجراؤه في أقل من يومين. يصف هذا البروتوكول تباينا في المصفوفة خارج الخلية التي تدعم مقايسة تكوين الأنبوب البطاني ، والتي تختبر مستقبل CXCR2.
من أجل الحصول على العناصر الغذائية الضرورية للبقاء على قيد الحياة، تتطلب الأورام الخبيثة الوصول إلى مجرى دم المريض. للحصول على هذا الوصول، والخلايا السرطانية تفرز الإشارات الكيميائية التي تحفز نمو أوعية دموية جديدة إلى الورم، وبالتالي اختطاف عملية فيزيولوجية طبيعية تعرف باسم الأوعية الدموية 2. بل هو أيضا من خلال الأوعية الدموية التي تم إنشاؤها عن طريق الأوعية الدموية التي الانبثاث (أي انتشار السرطان إلى أعضاء أخرى) يمكن أن يحدث. لأن عملية تكوين الأوعية الدموية مسألة حيوية جدا لتطور هذه مجموعة واسعة من السرطانات، فمن هدفا جذابا في مجال البحوث العلاج المضادة للسرطان 3.
واحد الطريقة المستخدمة لتحديد الأوعية الدموية لقياس قدرة الخلية الاصلية البطانية لتشكيل الأنابيب عند وضعه على المصفوفة خارج الخلية. لأن تشكيل هذه الأنابيب هو خطوة حاسمة مبكرة في الأوعية الدموية، واختبار الظروف البيئية (على سبيل المثال، وجود أو عدم وجود التعاون نظرايوفر mpound) التي يمكن أن تحفز أو منع تشكيل أنبوب نظرة ثاقبة الخطوات المحددة التي يمكن أن تستهدف تمنع تكوين الأوعية الدموية. والبطانية أنبوب خلية تشكيل الفحص هي واحدة من الأكثر استخداما على نطاق واسع 4 طرق في المختبر الذي يقيس قدرة الخلايا على تشكيل الأنابيب. وهو فحص بسيط، الأمر الذي يتطلب عددا قليلا نسبيا من المكونات وفترة قصيرة ثقافة 5. ولعل الأهم من ذلك، ومع ذلك، هو أن البيانات المكتسبة من هذا النوع من الاختبار هو قياس الكمي.
مثال لاستخدام مقايسة تشكيل أنبوب ينطوي على مقارنة التطورات أنابيب من خلايا بطانة الأوعية الدموية نمت على المصفوفة خارج الخلية مقابل عامل النمو انخفاض (GFR) المصفوفة خارج الخلية. المصفوفة خارج الخلية هو الطابق السفلي يشبه الغشاء مادة معزولة من خلايا الورم اللحمي والمكونات الرئيسية هي laminin، النوع الرابع الكولاجين، عوامل النمو والبروتيوغليكان. بعض المركبات لها تأثيرات مختلفة على قدرة الخلية على شكل أنابيب عندما تكون فيبيئة مع عوامل النمو المنخفض وانخفاض بروتيوغليكان كبريتات heparan (HSPGs). HSPGs هي عنصر من عناصر المصفوفة خارج الخلية التي خفضت بشكل ملحوظ في معدل الترشيح الكبيبي المصفوفة خارج الخلية. على سبيل المثال، إذا كانت الفرضية هي أن مثبطات تكوين الأوعية الدموية، مثل SB225002، التي تمنع مستقبلات CXCR2، لديها قدرة أضعف إلى حد كبير لقطع تشكيل أنبوب عندما HSPGs وفيرة، ثم عقد مقارنة بين النشاط تشكيل أنبوب في المصفوفة خارج الخلية وGFR المصفوفة خارج الخلية هي المهم في استكشاف إمكانية تثبيط تكوين الأوعية الدموية عن طريق السيطرة على HSPGs.
المقايسات الأخرى التي تستخدم عادة لتحديد آثار المركبات على الأوعية الدموية هي في طرق الحي. الأمثلة البارزة على ذلك هي فرخ غشاء مشيمائي (CAM) فحص 6 باستخدام بيض الدجاج، وفي الجسم الحي Matrigel سد الأوعية الدموية فحص 7 باستخدام الفئران. بينما في الجسم الحي طرق قياس الأوعية الدموية في تيأبعاد hree وتكون أكثر تمثيلا للجسم البشري مقارنة في المختبر أنبوب تشكيل الفحص، فإنها تعاني من عيب تتطلب مزيدا من الوقت وهم إلى حد كبير أكثر صعوبة لأداء. كلا مقايسة كأم وفحص المكونات خارج الخلية تأخذ على الأقل في الأسبوع من 8 إلى القيام به، بينما في المقارنة، وفحص تشكيل أنبوب يمكن القيام به في يوم واحد، وأنها لا تتطلب استخدام الحيوانات.
من المهم أن نلاحظ أن الخلايا البطانية المستخدمة في هذا التقرير هي الوريد السري الخلايا البطانية الإنسان (HUVEC). هذه الخلايا تلعب دورا رئيسيا في تنبت الأوعية الدموية ونمو الأوعية الدموية، ومشابهة لالخلايا البطانية في السرطان ليتم استخدامها لتقييم النشاط المضادة للتكوين الأوعية الدموية في كل من في التجارب المختبرية والتجارب المجراة 9 بما فيه الكفاية. ويمكن أيضا خلايا أخرى مثل الخلايا البطانية الاوعية الدموية الدقيقة الابتدائية استخدامها.
ومن المهم أيضا أن نلاحظ أن بالاضافة الى وجود أقلمستويات HSPGs، المصفوفة خارج الخلية GFR أيضا قد قللت من مستويات العديد من مكونات بالمقارنة مع المصفوفة خارج الخلية العادية. وهذا يشمل، ولكن ليس على سبيل الحصر: EGF، IGF-1، PDGF، وعامل النمو التحويلي بيتا. تلك التجارب أداء دراسة أهمية هذه المركبات فيما يتعلق الأوعية الدموية قد تكون مهتمة في استخدام GFR المصفوفة خارج الخلية.
1. خلية ثقافة
2. الأنبوب الصغير تشكيل الفحص
3. الأنبوب الصغير تعطيل الفحص
4. بيانات تحديد مقدار
5. خلايا التعافي من خارج الخلية مصفوفة الثقافة
كبير صحي تشكيل الأنبوب، البطانية ويمكن بسهولة أن يتناقض إلى تشكيل أنبوب تحول دون في صور المجهر. يبدو تشكيل أنبوب صحي باعتباره الويب المنظم للهياكل تشبه الشعرية (الشكل 1). في المقابل، تشكيل أنبوب تحول دون يتجلى خلايا منتشرة في (الشكل 2). وكميا أنبوب البيانات تشكيل الفحص عن طريق قياس طول أنبوب الكلي للأنابيب الشعرية (الجدول 1). وبالاضافة الى مجموع طول الأنبوب، فإن متوسط طول الأنبوب، العدد الكلي للأنابيب، أو عدد من النقاط فرع يمكن قياسها. تشكيل أنبوب منظم غلة أكبر طول صافي أنبوب من نمو أنبوب تحول دون متناثرة. في الشكل (3)، يسمح منحنى الاستجابة للجرعة حساب IC 50 تحت ظروف تجريبية من HUVECs على GFR المصفوفة خارج الخلية ومثبط CXCR2 SB225002.
> 
الشكل 1. غشائي تشكيل تي أوبي على المصفوفة خارج الخلية والنمو انخفاض عامل (GFR) المصفوفة خارج الخلية. صورتان تظهر تشكيل أنبوب الناجح على المصفوفة خارج الخلية (أ) و GFR المصفوفة خارج الخلية (B). شبكة مترابطة من أنابيب يظهر بوضوح أن نمو أنابيب يتمتع بصحة جيدة في هذه HUVECs. شريط النطاق = 10 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2. تثبيط تشكيل أنبوب على خارج الخلية والنمو انخفاض عامل (GFR) المصفوفة خارج الخلية من قبل SB225002 CXCR2 المانع (5.6 ميكرومتر). صورتان تظهر أنبوبالتشكيلة التي أعيقت من قبل SB225002 CXCR2 المانع (5.6 ميكرومتر) في المصفوفة خارج الخلية (أ) و GFR المصفوفة خارج الخلية (B). أن الخلايا كانت كتل متفرقة من خلايا HUVEC ينظر في هذا المعرض صورة غير قادرة على تشكيل الأنابيب اللازمة للاتصال مع بعضها البعض. شريط النطاق = 10 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3. الجرعة منحنى استجابة على النمو انخفاض عامل (GFR) المصفوفة خارج الخلية. ويوضح المحور X طول الأنبوب ويظهر Y-محور تركيز مثبط CXCR2. ويوضح منحنى الاستجابة للجرعة أن الاستجابة HUVEC إلى المانع CXCR2 على GFR المصفوفة خارج الخلية هي الجرعة التي تعتمد. وIC 50 (المانع القصوى نصفتم حساب تركيز ص) باستخدام برنامج 13 ويمكن مقارنة مع منحنى الاستجابة للجرعة لالمصفوفة خارج الخلية، على سبيل المثال. IC 50 هو تركيز مثبط أن يقلل من استجابة إلى 50٪. أشرطة الخطأ تمثل الانحراف المعياري.
| عامل نمو مخفض (GFR) المصفوفة خارج الخلية ومثبط (4 مكررات لكل منهما) | إجمالي طول الأنبوب متوسط (بكسل) (1 بكسل = 0.34 ميكرون) | الانحراف المعياري | P القيمة |
| GFR السيطرة المصفوفة خارج الخلية | 2447 | 168،174 | |
| GFR خارج الخلية SB225002 مصفوفة + 0.56 ميكرومتر | 1422.5 | 185.4218 | 0.000395 |
| GFR خارج الخلية SB225002 مصفوفة + 1.1 ميكرومتر | 1004 | 126.1784 | 2.14 × 10 -5 |
| GFR خارج الخلية SB225002 مصفوفة + 5.6 ميكرومتر | 519.25 | 129.6368 | 4.19 × 10 -6 |
| GFR خارج الخلية SB225002 مصفوفة + 11 ميكرومتر | 393.75 | 212.6857 | 1.21 × 10 -5 |
الجدول 1. تحديد مقدار مجموع أطوال أنبوب على النمو وانخفاض عامل (GFR) المصفوفة خارج الخلية تحت ظروف مختلفة. جزء من جدول باستخدام مجموع أطوال أنبوب سجلت في عينات نمت على GFR المصفوفة خارج الخلية مع تركيزات مختلفة من المانع CXCR2. وتشير البيانات إلى أن المانع CXCR2 لا تمنع تشكيل الأنبوب. وشملت هي القيم المرتبطة مثل المتوسط أربعة مكررات، الانحراف المعياري، وقيمة P. تقاس بالبكسل لاظهارالبيانات التي يتم تصديرها. IC 50 يمكن أن تحسب باستخدام البرامج الإحصائية 13. (1 بكسل = 0.34 ميكرون)
عند إجراء هذا الاختبار، فمن الضروري للحفاظ على المصفوفة خارج الخلية على الجليد أو على 4 درجات مئوية في جميع الأوقات ما لم ينص على خلاف ذلك. إذا سمح المصفوفة خارج الخلية لتدفئة فوق 4 درجات مئوية، وسوف بلمرة، وسوف تكون مدمرة للفحص. ومن المهم أيضا للتأكد من أن كل ما يأتي في اتصال (على سبيل المثال، نصائح الماصة، لوحة) مع المصفوفة خارج الخلية هي للسبب المذكور تبريد مسبقا. عدد الخلايا المزروعة في كل بئر أمر بالغ الأهمية، وعدد قليل جدا من الخلايا لا تعطي الويب المتوقع في العينة الضابطة، وعدد كبير جدا من الخلايا تشكل مجموعات الخلايا الكبيرة أو أحادي الطبقة وسوف الفحص لا تكون صالحة. عامل آخر مهم في نجاح هذا الاختبار هو عدد الخلايا مرور HUVECs. يجب أن يكون عدد مرور دائما أقل من عشرة، وإلا قد لا يحدث تشكيل أنبوب قوية. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي للمرء التأكد من أن مستنبت الخلية المستخدمة لم تنته، أو أن الخلايا لا تكون قابلة للحياة. Alternatively، يمكن للمرء أن قسامة على المديين المتوسط ومكوناته وتخزينها في -20 درجة مئوية إلى الحفاظ على لفترة من الزمن بعد تاريخ انتهاء الصلاحية. بطبيعة الحال، فإنه لا يزال الأفضل استخدام المتوسط قبل تاريخ انتهاء الصلاحية
مثل جميع الإجراءات، وهناك بعض العيوب لإجراء البطانية أنبوب خلية تشكيل الفحص. مشكلة واحدة كبرى هي أن، لأن هناك أنواع مختلفة من الخلايا البطانية والمصفوفات الدعم، ونتائج الفحص يمكن أن تختلف اختلافا كبيرا تبعا الذي يستخدم نوع من الخلايا والمصفوفة. الخلايا البطانية المستخدمة (HUVECs، HAECs أو HMVECs) هي الخلايا الأولية، أنها مكلفة للحصول على ويكون التغير مقارنة مع الخلايا خلد. الخلايا الأولية لها ممرات محدودة للاستخدام، وبالتالي ليست مناسبة للتجارب الأوعية الدموية على المدى الطويل 14. للحصول على بيانات يمكن الاعتماد عليها، ينبغي للمرء دائما استخدام نفس أنواع للفحص. كما هو الحال مع البعض في فحوصات المختبر، وينبغي أن تكون نتائج الفحص تشكيل أنبوب يخدعترسخ في الجسم الحي، لأن النتائج من ظروف خاضعة للرقابة والاصطناعية من زراعة الأنسجة ثنائية الأبعاد قد لا يكون دائما تنعكس في عوضا عن الأكياس المعقدة للكائنات الحية. ومن المهم أيضا أن نأخذ في الاعتبار أن هذا النوع من الفحص يمكن أن تستخدم إلا لإثبات تشكيل أنبوب الخلايا البطانية، وينبغي ألا تستخدم لاختبار أخرى، غير البطانية، أنبوب تشكيل الخلايا.
هذا الاختبار هو طريقة بسيطة إلى حد ما وسريعة لتحديد إمكانية عائية من مركب. وهو يشكل أيضا منبرا لمزيد من التجارب، وحده، فإنه لا تعطي معلومات بشأن آلية معينة من خلالها مجمع يؤثر في الواقع عملية تشكيل السفينة. ومع ذلك، فإن استخدام مصفوفات خارج الخلية المتنوعة مثالا على كيفية مواصلة خلق إطار للأسئلة البحث التي لا تستخدم عادة. هناك أساليب لدراسة الآليات البيولوجية والكيميائية المحددة للمجمع بما في ذلك مثبطات محددة تستهدف مكوناتمسار الأوعية الدموية. قد تكون مقاربة أخرى لاستخراج الحمض النووي الريبي من الخلايا البطانية واستخدام RT-PCR (في الوقت الحقيقي PCR) 12 لتحليل التغيرات في التعبير الجيني الذي قد يتسبب في سلوك النمو المسجلة في الفحص. وتشمل التطبيقات المستقبلية لهذه الطريقة transfected HUVECs لخلق المقايسات تدق إلى أسفل إلى اتخاذ خطوات محددة لمسار الأوعية الدموية. وهناك إمكانية لتطبيق هذا النهج لدراسة مسار lymphangiogenesis. عن طريق تغيير مكونات المصفوفة خارج الخلية، والتفاعل من المصفوفة وعملية الخلوية دعم الأوعية الدموية في السرطان يمكن توضيحها بدرجة أكبر. استخراج الحمض النووي الريبي والبروتينات من الخلايا البطانية في ظل هذه الظروف محددة توفر البيانات الكمية الإضافية المقابلة لتصوير البيانات.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.
تم تمويل العمل من قبل صندوق البحوث الطبية والتعليم ، جامعة واين ستيت ، ديترويت ، ميشيغان.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| وسط النمو الكامل EGM-2 (مجموعة رصاصة EGM-2 CC-3162) وسط | الكامل Fisher | NC9525043 | HUVEC: وسط قاعدة EGM-2 ممزوج ب BBE (مستخلص دماغ البقر) ، hEGF (عامل نمو البشرة البشرية) ، الهيدروكورتيزون ، GA-1000 (الجنتاميسين ، الأمفوتريسين-B) ، 2٪ FBS (مصل الأبقار الجنينية) ، VEGF (عامل النمو البطاني الوعائي ) ، hFGF- & بيتا ؛ (بيتا عامل نمو الخلايا الليفية البشرية) ، R3-IGF-1 (عامل النمو الشبيه بالأنسولين الطويل R) ، حمض الأسكوربيك ، والهيبارين. Aliquot الوسيط ومكوناته وتخزينها في -20 ° C ، دافئ في 37 ؛ ° ج قبل الاستخدام. |
| ماتريكل ماتريكس 10 مل عامل النمو المخفض (GFR) ؛ 10 ؛ مل; | Fisher | CB-40230 Fisher CB-40230 | Factor Growth (GFR) ، احتفظ بها في -20 & nbsp ؛ ° C ، دافئ في 4 ؛ ° ج قبل الاستخدام. |
| ماتريكس 10 مل ؛ 10 ؛ مل; | فيشر | CB-40234 | خارج الخلية خالية من LDEV ، احتفظ بها في -20 ؛ ° C ، دافئ في 4 ؛ ° ج قبل الاستخدام. |
| SB225002 | فيشر | 559405 | مثبط CXCR2 ، احتفظ به في -20 & nbsp ؛ ° ج ، دافئ في درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام. |
| الخلايا البطانية الوريدية السرية البشرية الأولية (HUVEC) | مختبرات أبحاث الخلية العلمية | 8000 | ثقافة وفقا للمرجع 10. |
| التربسين 0.05٪ -EDTA الفينول الأحمر | Invitrogen | 25300-054 | الاحتفاظ في 4 & nbsp ؛ ° C ، دافئ في 37 ؛ ° ج قبل الاستخدام. |
| نيكون ECLIPSE Ti | نيكون | مجهر أبحاث مقلوب. | |
| NIS-Elements AR 4.20.02 64 بت | نيكون | مقلوب البحث المجهر البرمجيات | |
| لوحة الرسم البياني المنشور 5 | GraphPad Software، Inc. | الرسوم البيانية والإحصاء العلمي 2D ، لحساب IC50< / sub>. |