将新鲜的肉瘤来源肿瘤组织、单细胞悬液以及稳定和瞬时荧光标记的永生化肉瘤细胞系移植到鸡胚尿囊绒毛膜(CAM)上。in ovo 模型用于研究移植物(存活率、Ki67 增殖指数、坏死、浸润)和宿主(成纤维细胞浸润、血管长入)的行为特征。
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将新鲜的肉瘤来源肿瘤组织、单细胞悬液以及稳定和瞬时荧光标记的永生化肉瘤细胞系移植到鸡胚尿囊绒毛膜(CAM)上。in ovo 模型用于研究移植物(存活率、Ki67 增殖指数、坏死、浸润)和宿主(成纤维细胞浸润、血管长入)的行为特征。
肉瘤是一种极为罕见且具有异质性的疾病,这些特点均阻碍了新疗法的开发。肉瘤患者在经过分层后是实施个体化治疗的理想候选者,这也解释了目前人们为何致力于开发一种可重复且低成本的该疾病异种移植模型。鸡胚尿囊绒毛膜是一种天然的免疫缺陷宿主,能够支持移植物组织和细胞的生长,且不受物种特异性的限制。此外,该膜易于接触、操作,并可通过光学和荧光体视显微镜进行成像观察。组织学分析还可进一步实现对异源性细胞相互作用的详细研究。
本方案详细描述了将新鲜的肉瘤来源肿瘤组织、单细胞悬液以及稳定转染和瞬时荧光标记的已建立肉瘤细胞系(Saos-2 和 SW1353)在鸡胚内接种至尿囊绒毛膜(in ovo)的技术。鸡胚存活率可达 75%。该模型可用于研究移植物相关指标(活性、Ki67 增殖指数、坏死、浸润)以及宿主反应(成纤维细胞浸润、血管长入)。对于单细胞悬液的局部接种,ECM 凝胶相较于惰性包埋材料具有显著优势。Ki67 增殖指数与细胞距离尿囊绒毛膜(CAM)表面的深度以及细胞在 CAM 上作用的时间有关,后者决定了添加治疗药物的时间窗口。
肉瘤是一种罕见的结缔组织肿瘤,由于对治疗产生耐药性,其死亡率较高1,2。患者生存率的提高受到以下因素的限制:年发病率低、肿瘤类型高度异质,以及据报道肉瘤细胞在体外培养中难以生长in vitro3,4。
利用培养细胞进行临床前治疗评估已表明,一些新的、看似具有活性的分子 体外 并不总能反映临床环境中的结果。此外,基因表达芯片揭示的基因组异常并不总是与个体患者的肿瘤行为特征相关。5-7为了解决这些问题,个性化医学的重要性日益凸显,这体现在对异种移植模型的需求不断增加8-12.
一个 体内 该检测方法能够反映实体瘤中癌细胞与宿主组织微环境之间复杂的相互作用,而这种相互作用对于癌细胞的增殖和侵袭至关重要13目前我们正在研究使用绒毛尿囊膜实验(CAM实验)作为肉瘤可重复的异种移植模型14,15该检测方法被广泛用于肿瘤血管生成的研究。16,17然而,在文献中,我们发现该实验存在不同的实验方案,而其他研究则观察到,根据不同的实验方案,其生长或血管生成表现出显著差异。18,19.
本文中,我们利用肿瘤移植物、肿瘤来源的单细胞悬液以及已建立的肉瘤细胞培养物,研究了CAM实验中不同条件对细胞行为的影响。
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概述请参见图1。
肿瘤组织
1. 肿瘤样本的获取与制备
使用患者材料需获得伦理委员会的批准,并且必须从患者处获取知情同意。
所有后续操作均在层流条件下进行。
2. 肿瘤来源单细胞悬液的制备
预计耗时:3 小时。
注意:红细胞裂解缓冲液的配制方法如下:将 0.037 g EDTA、0.99 g K2HPO4、8.29 g NH4Cl 加入 1,000 ml 水中,用 10 N NaOH 将 pH 值调节至 7.3,通过 0.22 μm 滤器加压过滤。4 °C 保存。
3. 癌细胞系
表达增强型绿色荧光蛋白的SAOS2骨肉瘤细胞(ATCC编号:HTB-85)使用Cell Line Nucleofector试剂盒V,按照制造商提供的方案通过电穿孔法转染peGFP-C1载体。为建立稳定细胞系,转染后的细胞根据既往 established 方案在G418(1 mg/ml)中筛选4周20。此外,根据制造商说明书,通过荧光激活细胞分选(FACS)进行细胞分选。
使用红色荧光脂溶性膜染料对标记SW1353软骨肉瘤细胞系(ATCC编号:HTB-94)或 freshly prepared肿瘤单细胞悬液进行标记。
绒毛尿囊膜实验
1. 卵的孵化
注意:在开始孵育前,需通过用纸巾进行干擦的方式,机械性地仔细去除蛋壳上的污垢、羽毛和粪便,应选用表面粗糙而非柔软的纸巾。使用70%变性乙醇或其他任何清洁试剂擦拭鸡蛋会显著降低雏鸡胚胎的存活率。
2. 卵的开启
持续时间: ± 25枚卵,60分钟。
在发育第3天,在层流条件下打开鸡蛋。若在更晚的发育阶段开壳,会导致绒毛尿囊膜(CAM)受损,因为此时膜容易粘附在蛋壳上。操作过程中使用红外灯以保持鸡蛋温度。为提高无菌性,建议佩戴手套操作。
3. 接种操作步骤
持续时间: ± 每细胞系1小时。
在鸡胚发育第9天,于层流罩中对鸡蛋进行接种。
评估癌细胞在绒毛尿囊膜(CAM)上的扩散情况时,需要在接种过程中将细胞限制在有限的表面区域。Matrigel 是一种来源于 Engelbreth-Holm-Swarm 小鼠肉瘤的细胞外基质(ECM)凝胶,常用于实验性细胞培养条件。它在低温下呈液态,但当温度升至 20 - 40 °C 时会发生热诱导的聚合反应,从而形成稳定的凝胶。实验过程中,Matrigel 保存在装有融冰的容器中。
注意:我们坚持不使用带孔的盖玻片。我们观察到移植的癌细胞会附着并生长在塑料圆盘上,从而影响细胞在膜本身上的生长潜能。
4. CAM 的成像与采集
耗时:25 个卵需 2 小时。
在鸡胚发育第16天,收获CAM。此操作无需在层流工作台中进行。
5. 组织学评估
必要时进行苏木精-伊红染色和Ki-67免疫组织化学染色以进一步明确诊断。免疫组织化学染色采用自动载玻片染色仪,按照制造商说明书对3.5 μm厚的福尔马林固定石蜡包埋组织切片进行操作。使用小鼠抗Ki-67的单克隆一抗(克隆号MIB-1,稀释度1/100)。采用Cell Conditioning 1进行热诱导表位修复,并使用通用DAB检测试剂盒按照制造商说明书进行显色。组织切片的脱水步骤通过自动盖玻片机完成。
对于 SAOS2 和 SW1353 细胞系,在三个区域中分别计数每 100 μm2 内 Ki67 阳性和 Ki67 阴性细胞核的数量:一个区域靠近 CAM 边界,一个靠近表面,另一个位于 ECM 凝胶斑块的中心。每张 Ki-67 染色切片重复该操作 6 次。通过将 Ki67 阳性细胞数除以计数的细胞总数,计算每张切片的增殖指数。
细胞核内染色质精细分布的丧失,伴随细胞边界清晰度的减弱,被定义为坏死。对于异种移植瘤,坏死程度被评分分为完全坏死、部分坏死(常出现在表面)或无坏死。肿瘤细胞浸润至尿囊绒毛膜(CAM)的定义是在CAM中胚层内观察到肿瘤细胞,其评分分为存在或不存在。
宿主行为的评估包含三个指标。成纤维细胞浸润定义为长梭形细胞从绒毛尿囊膜(CAM)移出并侵入肿瘤移植物/斑块,其评分标准为存在或不存在。血管长入可通过增殖的鸡源性血管长入情况进行观察,其特征为可见含有细胞核的鸡红细胞。
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CAM 的评估
肿瘤移植物会黏附于尿囊绒毛膜(图 2A)。来自患者组织的单细胞悬液常呈现干燥、略微隆起的斑块状结构(图 2D)。切除尿囊绒毛膜后,膜会出现明显的皱缩现象(图 2E 和 图 2F)。
对于商业细胞系,随着时间推移,病灶会变得更加不透明,表明细胞增殖。不同细胞系在ECM凝胶中于鸡胚尿囊膜(CAM)上表现出独特的生长模式。SAOS2形成扩散性病灶,自接种后第7天起表面显著增大,同时GFP信号保持较强,提示细胞具有活性。SAOS2细胞的迁移可沿CAM的血管平行可视化(图3)。通过体视显微镜观察时,若不使用滤光片,可见到血管结构,但肿瘤细胞无法分辨;而插入GFP滤光片后则无法观察到血管。通过交替切换滤光片的开启与关闭,可清晰看到迁移细胞与血管之间的紧密接触。病灶内部可观察到点状出血(图4, 第...
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接种与收获时间
接种时间的确定采用SAOS2细胞在ECM凝胶中进行(共36个CAM),接种时间在胚胎发育的第5天至第10天之间变化。
在孵育第9天之前,绒毛尿囊膜(CAM)的尺寸尚不足以稳定支撑我们所施加的细胞外基质(ECM)凝胶。在收获时,肿瘤细胞有时需从较深的CAM层中回收,部分ECM凝胶样本则松散地漂浮在蛋清中或位于CAM表面。在第5和第6天接种时,难以避免将肿瘤细胞直接接触鸡胚,从而导致鸡胚畸形或死亡。自第9天起,大多数鸡蛋中的CAM已完全覆盖窗口下方的区域,且ECM凝胶斑块在收获时能牢固黏附于CAM表面。因此,我们确定鸡胚发育第9天为最佳接种时间。
为了确定最佳收获时间,SAOS2 和 SW1353 分别在接种后第 1、2(仅 SAOS2-GFP)、4、5、6、7 和 8 天,或在胚胎发育第 10 至 17 天期间收获。根据这些变化,观察到在 CAM 上的应用时间长度差异为 1 至 12 天。
Knigh...
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作者无任何利益冲突需要披露。
SW1353 软骨肉瘤细胞系的细胞由荷兰莱顿大学的 P.C.W. Hogendoorn 教授博士和 J. Bovée 教授博士惠赠。我们感谢 J. Mestach 和 G. Wagemans 提供出色的技术协助,感谢 G. De Bruyne 为本实验方案的示意图绘制提供了专业支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 细胞系核转染试剂盒 V | Amaxa | VCA-1003 | |
| 胶原酶 2 溶液(500 U/ml RPMI 1640) | Sigma Aldrich | C6885 | |
| DMEM | Invitrogen | 41965-039 | |
| DMSO | Sigma | D8418 | |
| DNase 溶液 | Sigma Aldrich | DN25 | |
| G418 | Invitrogen | 11811031 | |
| Matrigel | Sigma-Aldrich | E1270 | |
| 小鼠单克隆抗体 Ki67 | Dako Denmark | MIB-1 | |
| 多聚甲醛 | Fluka | D76240 | |
| PBS | Invitrogen | 20012019 | |
| PBSD | Invitrogen | 14040083 | |
| peGFP-C1 载体 | Clontech | 632470 | |
| 青霉素/链霉素 | Invitrogen | 15140163 | |
| RPMI | Invitrogen | 22409-015 | |
| 胰蛋白酶-EDTA 溶液 | Invitrogen | 25300054 | |
| Vybrant 细胞标记 DiI | Lifetechnologies | 22885 | |
| Countess 自动细胞计数仪 | Invitrogen | C10227 | |
| 数码彩色相机 | Leica | DFC 340 FX | |
| 数字式蛋孵箱 | Auto Elex Co | R-COM 50 | |
| FACS | BD Biosciences | FACSAriaIII | |
| Gentlemacs C 型管 | Miltenyi Biotech | 130-093-237 | |
| Gentlemacs 组织解离仪 | Miltenyi Biotech | 130-093-235 | |
| 含 h_tumor 方案的 Gentlemacs 解离仪用户手册 | Miltenyi Biotech | ||
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| 半透性粘性薄膜(Suprasorb F) | Lohmann&Rauscher | 20468 | |
| 体视荧光显微镜 | Leica | M205 FA | |
| Tissue-Tek Film 自动盖片机 | Sakura | 6400 | |
| ultraView 通用 DAB 检测试剂盒 | Ventana Medical Systems Inc | 760-500 | |
| Ventana 自动玻片染色机 | Ventana Medical Systems | Benchmark XT |
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