本方案描述了一种可重复的小鼠横纹肌肉瘤原代细胞分离、肿瘤球形成与处理以及异体移植的方法,起始于肿瘤球培养物。
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本方案描述了一种可重复的小鼠横纹肌肉瘤原代细胞分离、肿瘤球形成与处理以及异体移植的方法,起始于肿瘤球培养物。
横纹肌肉瘤(RMS)是儿童中最常见的软组织肉瘤。尽管已有大量研究工作推动了与 RMS 相关的常见突变的鉴定,并实现了不同 RMS 亚型的区分,但在开发新型治疗方法以进一步改善预后方面仍面临重大挑战。尽管 RMS 可通过成肌标志物的表达来识别,但其细胞起源仍不明确,因此关于 RMS 起源于成肌细胞或非成肌细胞仍存在较大争议。本研究提供了一种用于小鼠 RMS 的肿瘤球体实验的可靠方法。该实验基于肿瘤细胞的功能特性,可用于鉴定肿瘤中具有致瘤功能的稀有细胞群体。文中还描述了检测重组蛋白、将转染方案与肿瘤球体实验相结合,以及评估参与肿瘤发生和生长的候选基因的操作流程。此外,还介绍了一种将肿瘤球体异体移植到受体小鼠体内的实验步骤,以在体内验证其致瘤功能。in vivo。总体而言,所述方法可对在不同背景下发生的 RMS 中的稀有致瘤细胞群体进行可靠鉴定与检测。最后,该方案还可作为药物筛选及未来治疗策略开发的平台。
癌症是一种具有异质性的疾病;此外,同一种肿瘤在不同患者中可能呈现不同的基因突变,而在单个患者体内,肿瘤也由多种细胞群体组成1。这种异质性为识别引发和推动癌症发展的细胞带来了挑战,但对这些细胞的特征进行表征对于开发有效的治疗手段至关重要。肿瘤传播细胞(tumor propagating cells, TPC)是一类稀有细胞群体,能够促进肿瘤的发展,这一概念此前已有广泛综述2。尽管TPCs已在多种癌症类型中被鉴定,但对于许多肿瘤类型而言,仍难以找到可用于可靠分离TPCs的分子标志物3,4,5,6,7,8,9。因此,一种不依赖于分子标志物、而是基于TPC功能特性(如高自我更新能力以及在低黏附条件下生长的能力)的方法——即肿瘤球形成实验(tumorsphere formation assay)——可广泛应用于大多数肿瘤中TPCs的鉴定。重要的是,该方法还可用于TPCs的扩增,从而直接应用于抗癌药物筛选及癌症耐药性研究1,10。
横纹肌肉瘤(Rhabdomyosarcoma, RMS)是一种罕见的软组织肉瘤,最常见于幼儿11。尽管可通过检测成肌标志物的表达在组织学上识别RMS,但由于存在多种肿瘤亚型以及肿瘤发育刺激的高度异质性,RMS的起源细胞尚未被明确界定。事实上,近期研究引发了广泛的科学讨论,探讨RMS究竟起源于成肌细胞还是非成肌细胞,提示RMS可能在不同背景下来源于不同类型的细胞12,13,14,15,16,17。已有大量针对RMS细胞系的研究采用肿瘤球形成实验,以鉴定参与肿瘤发育的信号通路,并表征与高度自我更新能力细胞群体相关的标志物18,19,20,21。
然而,尽管肿瘤球形成实验在鉴定横纹肌肉瘤(RMS)起源细胞方面具有潜力,但目前尚未报道可用于原代RMS细胞的可靠方法。在此背景下,我们团队最近的一项研究采用了一种优化的肿瘤球形成实验,用于在杜氏肌营养不良症(DMD)小鼠模型中鉴定RMS的起源细胞22。从肌肉组织中分离出的多种前肿瘤性细胞类型在低贴附条件下培养,以检测其增殖能力,从而在肌营养不良背景下鉴定出肌肉干细胞为RMS的起源细胞。本文描述了一种可重复且可靠的肿瘤球形成实验方案(图1),该方案已成功用于鉴定极稀有的、负责小鼠RMS发育的细胞群体。
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小鼠的饲养、处理和处死均按照桑福德伯纳姆普雷比斯医学发现研究所批准的IACUC方案进行。
1. 试剂准备
2. 细胞分离与培养
3. 肿瘤球的制备
4. 用重组蛋白处理肿瘤球
5. 使用过表达质粒处理肿瘤球
6. 异体移植用肿瘤球制备
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肿瘤球检测
为获得肿瘤组织中细胞群体的最大异质性,对细胞分离方法进行了优化。首先,由于分离的组织在形态上存在差异区域,为提高分离出均一稀有细胞群体的概率,需从肿瘤的多个区域进行取样(图1A,左侧第一张图)。其次,在机械解离采集的样本时,应保持组织切碎后的大小均一,尽管不同样本之间可能存在不同的组织硬度(图1A,左侧第三和第四张图)。根据起始材料的不同(肿瘤侵袭性、小鼠年龄与基因型、肿瘤位置),细胞在经历分离过程中的机械应力后恢复时间可能有所差异,通常为3–7天(图1A,右侧最后一张图)。为提高细胞存活率和生长能力,应在分离后的第二天更换培养基,之后每2天更换一次。这有助于清除分离过程中积累的碎片和死亡细胞,避免其对细胞活力造成影响。肿瘤球形成实验应在细胞至少传代一次后开始,以确保细胞在悬浮培养条件下具有最佳的活力(
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已采用多种方法从肿瘤异质性细胞群体中分离和鉴定肿瘤起始细胞(TPCs):肿瘤克隆形成实验、荧光激活细胞分选(FACS)分离以及肿瘤球形成实验。肿瘤克隆形成实验最早于1971年被描述,最初用于干细胞研究,之后才逐渐应用于癌症生物学29,30。该方法基于肿瘤干细胞在软琼脂培养中不受限制地增殖的内在特性31。自建立以来,该方法已广泛应用于癌症研究的多个领域,包括肿瘤细胞异质性研究、激素治疗对细胞生长的影响以及肿瘤耐药性研究31。迄今为止,该实验仍被用于多种类型癌症的肿瘤起始细胞鉴定32。
FACS 分离依赖于对目标细胞表面存在的分子标志物的先验知识。该方法已被广泛用于从液体和实体肿瘤中分离肿瘤起始细胞(TPC)。例如,人类急性髓系白血病(AML)起始细胞的首次鉴定是由 Dr. Dick 的研究团队完成的,他们利用 FACS 分选和...
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作者无任何利益冲突需要披露。
本研究工作得到了艾里森医学基金会资助项目 AG-NS-0843-11 以及美国国家癌症研究所癌症中心支持资助项目 P30CA030199 内的 NIH 启动基金对 A.S. 的资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Accutase 细胞解离试剂 | Gibco | A1110501 | 用于解离贴壁细胞和解离肿瘤球 |
| Celigo | Nexcelom | Celigo | 基于微孔板的图像细胞仪,适用于贴壁细胞和悬浮细胞 |
| 胶原酶 II 型 | Life Technologies | 17101015 | 组织消化酶 |
| Dispase II 蛋白酶 | Life Technologies | 17105041 | 组织消化酶 |
| DMEM 高糖培养基 | Gibco | 11965092 | 肿瘤细胞培养基的组分 |
| DMEM/F12 培养基 | Gibco | 11320033 | 肿瘤球培养基的组分 |
| EDTA | ThermoFisher | S312500 | FACS 缓冲液的组分 |
| 重组小鼠 EGF 蛋白 | Gibco | PMG8041 | 肿瘤球培养基的组分 |
| FACSAria II 流式细胞仪 | BD Biosciences | 650033 | 荧光激活细胞分选仪 |
| 胎牛血清 | Omega Scientific | FB-11 | 肿瘤细胞培养基的组分 |
| Fluriso(异氟烷)麻醉剂 | MWI Vet Supply | 502017 | 动物用麻醉试剂 |
| FxCycle Violet 染色剂 | Life Technologies | F10347 | 区分活细胞与死细胞 |
| 山羊血清 | Life Technologies | 16210072 | FACS 缓冲液的组分 |
| Ham's F10 培养基 | Life Technologies | 11550043 | FACS 缓冲液的组分 |
| 马血清 | Life Technologies | 16050114 | 细胞分离培养基的组分 |
| Lipofectamine 3000 转染试剂 | ThermoFisher | L3000015 | 转染试剂 |
| Matrigel 基底膜基质 | Corning | CB40234 | 为移植细胞提供支持 |
| N-2 补充剂(100X) | Gibco | 17502048 | 肿瘤球培养基的组分 |
| 新霉素-多粘菌素 B 硫酸盐-杆菌肽锌眼膏 | MWI Vet Supply | 701008 | 眼部药膏 |
| PBS | Gibco | 10010023 | FACS 缓冲液的组分,用于细胞洗涤 |
| pEGFP-C1 | Addgene | 6084-1 | GFP 质粒 |
| 青霉素-链霉素 | Life Technologies | 15140163 | 肿瘤球和肿瘤细胞培养基的组分 |
| 重组人 βFGF-基础型 | Peprotech | 10018B | 肿瘤球培养基的组分 |
| 重组小鼠 Flt-3 配体蛋白 | R&D Systems | 427-FL-005 | 重组蛋白 |
| 台盼蓝 | ThermoFisher | 15250061 | 区分活细胞与死细胞 |
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