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方法文章

脑肿瘤干细胞(BTSC)神经球侵袭实验:一种用于分析药物处理对神经球来源BTSC侵袭影响的体外实验方法

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2025年7月8日

本文内容

摘要

来源:Restall, I. 等。用于研究胶质母细胞瘤脑肿瘤干细胞迁移与侵袭的活细胞成像实验。J. Vis. Exp. (2018)

本视频展示了体外脑肿瘤干细胞(BTSC)侵袭实验,通过活细胞成像技术测定药物处理对神经球来源的BTSC侵袭能力的影响。

方案

1. 脑肿瘤干细胞神经球侵袭实验

  1. 在T25培养瓶中接种200,000个细胞,加入8 mL完全培养基,于计划进行侵袭实验前1–2周开始培养。
    注意:从接种到进行实验的时间取决于所用BTSC细胞系的增殖速率。
    1. 对于预处理细胞,在神经球准备接种进行侵袭实验前,按预定时间将目标化合物以所需浓度加入培养瓶中。
  2. 等待神经球平均大小达到约150–200 μm;通常需要7–14天,具体时间取决于所用BTSC细胞系。
    注意:培养瓶中神经球大小存在分布差异是常见现象。
  3. 轻柔倾斜并用移液器混匀培养瓶,将每种处理条件下的500 μL BTSC神经球转移至1.5 mL离心管中,用于接种三个重复孔。
    注意:步骤1.3.1–1.3.2为可选步骤,但建议在新BTSC细胞系首次进行侵袭实验时执行。
    1. 为确定最终进入孔中的神经球密度,请按照步骤1.3准备一个1.5 mL离心管。轻轻混匀神经球后,取100 μL加入另一个96孔板中,静置5分钟,使神经球依靠重力沉降。
    2. 在显微镜下检查神经球数量,确保成像区域包含多个神经球,但不过度拥挤。
      注意:侵袭性神经球需要足够空间,使其直径可增至原来的三倍而不与邻近神经球相互接触。可通过计数每孔神经球数量,并在步骤1.3中调整从T25培养瓶加入1.5 mL离心管的神经球数量,来优化每孔接种量。
  4. 将含有步骤1.3所得细胞的1.5 mL离心管置于冰上,并在冰上完成步骤1.5–1.7。
  5. 让神经球在1.5 mL离心管底部依靠重力沉降5分钟,同时将标记好的96孔板预冷于冰上。
  6. 将神经球重悬于细胞外基质蛋白中。
    1. 每种处理条件在冰上准备500 μL浓度为0.4 mg/mL的I型胶原溶液:加入459 μL培养基(不含生长因子)、40 μL 5 mg/mL胶原储备液和0.92 μL无菌1N NaOH(表1)。
      注意:每种处理条件需500 μL胶原溶液:其中300 μL用于三个重复孔(每孔100 μL),另留200 μL余量。若需药物处理,应在此处按目标终浓度加入,并从溶液的培养基组分中扣除相应体积。本方案以I型胶原作为细胞外基质蛋白,但其他任何细胞外基质蛋白均可测试。此外,对于侵袭速率较慢的BTSC细胞系,可在培养基中补充生长因子或FBS以提高侵袭速率。
    2. 待步骤1.5中的神经球沉降后,尽可能吸除上清液,避免损失底部的神经球沉淀。轻轻将神经球重悬于步骤1.6.1制备的500 μL胶原溶液中。
  7. 将100 μL胶原与神经球混合液加入冰上的96孔板中三个重复孔内。在冰上静置5分钟,使神经球沉降。
  8. 将96孔板转移至37 °C培养箱中孵育5分钟,以促进胶原聚合。
  9. 立即准备对96孔板进行成像。
    1. 将96孔板放入活细胞成像系统的载物盘或显微镜载物台上,获取图像作为接种时神经球大小的参考,此时尚未开始侵袭。
    2. 每隔一小时获取一次图像,直至侵袭速率趋于平稳;通常在24小时内达到该状态。
      注意:成像间隔可根据所用设备进行调整。对于具有不同侵袭速率的BTSC细胞系,也可调整成像间隔和总持续时间。
  10. 测定BTSC随时间侵袭基质过程中表面积的增加情况。
    注意:不同处理条件下,接种时各组细胞表面积(以三个重复孔的平均值计算)应相近(各孔间差异小于20%),以确保BTSC侵袭差异不受接种神经球数量或大小的影响。
    1. 使用活细胞分析系统进行图像采集时,采用10X物镜,对三个重复孔每孔采集四张图像。为测定代表孔内细胞汇合度百分比的相对细胞表面积,设置图像处理定义,特异性突出细胞区域,排除孔背景干扰。使用商业软件(见 材料表),选择新建处理定义,将分割调整值设为0.8,面积最小值设为300 μm2,偏心率最大值设为0.99。若该分析无法准确区分细胞与背景,请进行相应调整。
      注意:若采用其他方法对神经球侵袭过程进行时序成像,建议在多个视野下对三个重复孔进行长期观察。然而,若每次成像未对准完全相同的视野,将增加所收集数据的标准误差。可使用计算机软件辅助测量每张图像中侵袭细胞的表面积。
    2. 收集每个时间点各孔的总细胞表面积数据(相对或绝对值),计算三个重复孔的平均值。通过绘制细胞面积随时间增加的曲线图来展示BTSC的侵袭过程。
胶原溶液制备
胶原储存液浓度(mg/mL)5
终浓度胶原(mg/mL)0.4
所需孔数:5
总体积(μL)500
胶原储存液体积(μL)40
1N NaOH 体积(μL)0.92
培养基体积(μL)459

表1:0.4 mg/mL I型胶原蛋白溶液的配制。 表中列出了已知的起始浓度和所需的终浓度。所列体积足以将神经球接种至三个重复孔,另加两孔余量,可包含一个处理条件,具体操作详见实验方案步骤1。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
大鼠 I 型胶原蛋白Trevigen3440-100-01
氢氧化钠VWRBDH3247-1
乙酸Millipore SigmaAX0073-6
96 孔板Eppendorf30730119
T25 Nunc EasYFlaskThermoFisher156367
Falcon 15 mL 圆底离心管ThermoFisher352096
Incucyte ClearView 96-孔趋化板Essen Bioscience4582
IncuCyte Zoom 活细胞实时分析系统Essen Bioscience4545
IncuCyte Zoom 活细胞实时分析软件Essen Bioscience2016A Rev1
青霉素-链霉素 Sigma P4333
磷酸盐缓冲液(PBS)  SigmaD8537
胎牛血清(FBS)Invitrogen 12483-020

标签

脑肿瘤干细胞活细胞成像药物处理效应细胞外基质蛋白胶原蛋白聚合细胞表面积测量蛋白水解酶分泌BTSC迁移分析体外侵袭实验