这是一种有效的方法来筛选抑制剂或癌症转移的驱动因素。细胞,用表达库转导,被注射到鸡胆碱膜血管,形成转移菌落。已降低或增加侵入性的菌落被切除、扩大、重新注入以确认其表型,最后使用高吞吐量测序进行分析。
这是一种有效的方法来筛选抑制剂或癌症转移的驱动因素。细胞,用表达库转导,被注射到鸡胆碱膜血管,形成转移菌落。已降低或增加侵入性的菌落被切除、扩大、重新注入以确认其表型,最后使用高吞吐量测序进行分析。
癌症研究的最新进展说明了癌症转移的高度复杂性。发现多个基因或基因网络参与不同程度地调节癌症转移级联基因和基因产物,取决于癌症类型、组织和单个患者特征。这些是基因治疗和个性化医学方法的潜在重要目标。开发快速筛选平台对于确定这些遗传目标至关重要。
小鸡胆碱膜(CAM)是一种高度血管化、富含胶原蛋白的膜,位于蛋壳下,允许在发育中的胚胎中进行气体交换。由于CAM的位置和血管化,我们开发它作为一个活体人类癌症转移模型,允许强大的人类癌细胞异种化和实时成像癌细胞与胶原蛋白丰富的基质和血管的相互作用。
利用这种模型,设计了一个定量筛查平台,用于识别癌症转移的新驱动因素或抑制剂。我们用完整的人类基因组shRNA基因库转导了一池头部和颈部HEp3癌细胞,然后以低密度将细胞注入CAM血管。细胞增殖并形成单肿瘤细胞群落。无法侵入CAM组织的个体菌落被视为紧凑的菌落表型,并被切除,以识别细胞中存在的转导shRNA。对个别殖民地的入侵性进行了评估。进行了多轮选择,以降低误报率。个体、分离的癌细胞克隆或表达感兴趣基因的新设计的克隆受到原发性肿瘤形成检测或癌细胞血管共选分析。总之,我们提出了一个快速筛选平台,允许对动态和复杂的事件级联进行反转移目标识别和活性分析。
转移是癌症患者死亡的主要原因1,2,3。转移性癌细胞利用不同的信号通路,取决于癌症的类型,在整个转移级联的五个步骤:局部入侵,内化,在循环中生存,奢侈和殖民地扩张在遥远的转移点。目前对这一转移过程的理解表明,有两个瓶颈步骤,一个是原发性肿瘤对癌细胞的定向侵入,二是建立远地点转移病变4、5、6。这两个步骤都需要癌细胞在初始入侵或遥远转移性病变形成的部位与胶原蛋白和血管积极相互作用。因此,转移性癌细胞必须能够附着在细胞上,重塑胶原纤维,并沿着血管壁定向侵入7。筛选模型,可以迅速识别抗金属治疗目标,以阻止癌细胞完成这些步骤是最重要的。现有的体外筛查模型并不能完全模拟复杂的活组织环境。鼠标型号既昂贵又耗时。因此,迫切需要提供复杂的活组织环境和快速识别目标的活体筛查平台。
在过去十年中,鸡胚胎已被确定为人类癌症转移8、9、10、11、12的强大且具有成本效益的模型。小鸡胆管素膜(CAM)组织是薄和半透明的,这使得它非常适合细胞和细胞群落行为在原发性肿瘤和/或转移位点12的活性显微成像。从多个人类癌细胞系的原发性肿瘤生长可以在微注射到CAM组织后几天内启动和转移。癌细胞可以通过多种方式管理到CAM组织,包括静脉注射、内膜或作为植物上的胶原蛋白,这种灵活性使研究人员能够专注于癌症进展的特定阶段,例如转移性病变形成、从原发性肿瘤中侵入或血管生成。
在这里,我们描述了一个定量筛选平台,可用于测量癌细胞建立侵入性转移性病变的能力。用表达库转导的癌细胞以低密度静脉注射到CAM血管中。转移菌落形成4-5天,然后评估由此产生的殖民地的入侵能力和血管相互作用。未入侵的个体菌落被切除、传播,其表型通过重新注射和量化菌落紧凑度和癌细胞血管接触在CAM中得到确认。负责单转移性群落突变表型的表达库结构通过高通量测序从分离的群落基因组DNA中识别出来。同一平台可进一步用于验证基因与观察到表型之间的因果关系,或对观察到的表型进行深入的机械研究。
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所有实验都是根据艾伯塔大学机构动物护理和使用委员会的条例和准则进行的。许多研究机构不认为鸟类胚胎是活的动物,也不需要动物协议。然而,这是一个公认的观点,即鸟类胚胎会感到疼痛,因此必须尽可能人道地对待。在开始任何研究工作之前,必须联系当地动物研究机构,以确保遵守适当的法规。
1. 无壳蛋培养
2. 注射癌细胞的准备
注:转移菌落选择基于荧光癌细胞建立的表型,源自表达库或带有荧光蛋白(如绿色或红色荧光蛋白)标记的载体(见 图2A中的整个屏幕流量)。不建议使用暂时受荧光蛋白瞬息万变的细胞,或使用细胞渗透荧光染料标记的细胞,因为癌细胞增殖和不均匀染色导致信号迅速褪色。
3. 静脉注射癌细胞,形成转移性菌落
注:按照这个协议,一天内可以注射多达一百个胚胎。分离转移菌落(第5步)然后注射癌细胞通常需要更长的时间,因此,建议进行初步实验,估计完成所有步骤所需的时间。使用微分癌细胞荧光标签有助于减少动物数量和每次实验所需的时间。例如,控制细胞可以标有RFP(红色荧光蛋白),而突变肿瘤细胞可以单独标记为GFP(绿色荧光蛋白)。在这种情况下,每个实验都有一个内置的控制,用于纠正胚胎间的变异性。
4. 转移性菌落生长期间的胚胎维持
5. 分离转移性殖民地
6. 将荧光标记的叶片注射到CAM血管中。
7. 癌细胞血管接触的可视化
8. 癌细胞血管接触的量化
9. 殖民地紧凑性量化
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如果大多数位于毛细血管中的细胞是单细胞,并且位于彼此显著的差异(+0.05-0.1 厘米),因此菌落在5-6天的潜伏期后不会重叠(图3A),则癌细胞注射被认为是成功的。注射没有成功,如果在大多数毛细血管中可以看到癌细胞的积累,显示这一点的胚胎应该被丢弃(图2E)。大量注射的癌细胞在注射后24小时内会灭亡,使一些胚胎似乎拒绝所有的癌细胞。癌细胞的存活率会因当地卵子供应者而异(即注射的细胞数量可能有所不同),我们强烈建议在进行实验之前确定最佳注射条件(癌细胞浓度与注射持续时间)。我们建议细胞浓度在 0.5 x 106 到 1.0 x 106 细胞/m 之间。当达到最佳细胞浓度和注射持续时间时,注射后第5天转导细胞应产生多种菌落表型,大多数菌落出现侵入性,由分散在CAM组织中的癌细胞决定(图3A)。应注意那些看起来"紧凑"的转移性菌落,它们离邻近的殖民地足够...
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在这里,我们描述了基于快速荧光显微镜的活性筛选方案,可用于重要的应用,如基因或药物候选屏幕。使用这种鹰凸轮模型快速筛选和量化使用感兴趣的表型的癌细胞,这些癌细胞已被遗传感兴趣的基因库转导或与单个表达结构发生感染。由于转导或转染协议因库类型而异,因此未包含在此程序中。表型相关的转移菌落从 CAM 中切除,扩展和 DNA 分离,用于高通量测序,以确定兴趣的表达结构。一般来说,每个基因库都配备了引物序列和推荐的基因组DNA纯化方法。我们建议使用本地设施指南获得最佳的高吞吐量测序结果。
建议在筛查前确定库和细胞系感染的最佳倍数 (M.O.I.)。理想情况下,每个细胞(因此未来转移性聚落)应该只包含一个基因表达结构,然而在我们的经验中,并不总是可以实现的。我们建议遵循图书馆制造商的协议,并测试广泛的 M.O.I. (0.01-5), 以实现尽可能接近 1。每个转移群落内存在多个库表达结构可能会显著使群落表型分析复杂化。我们还建议使用库制造商在您的实验中提供负控制(即争抢 shRNA 表达荧光标记的矢量)。
我们的筛选方案基于非侵入性荧光...
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这项工作得到了加拿大癌症协会研究所的资助,该研究所向JDL和KS#702849。刘易斯博士在艾伯塔省癌症基金会的支持下担任前列腺癌研究的弗兰克和卡拉·索琼基主席。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 1 mL 一次性注射器 | BD | BD309659 | |
| 15 mL 锥形离心管。 | 康宁 | CLS430791-500EA | |
| 18 gauge x 1 1/2 BD 精密针 | BD | BD305196 | 我们使用 1.2 毫米 x 40 毫米,如果愿意,可以使用更短的针头 |
| 2.5% 胰蛋白酶溶液 | 有多种来源可供选择 | ||
| 4T1 小鼠乳腺癌 | ATCC | CRL-2539 | |
| B16F10 小鼠黑色素瘤细胞系 | ATCC | CRL-6475 | |
| 台式离心机。 | 提供多种 | 任何可用于离心细胞的 TC 兼容离心机都是合适的 | |
| 圆形盖玻片,22 mm。 | Fisher Scientific | 12-545-101 | |
| 胶原酶 | Sigma | C0130-100MG | |
| 共聚焦显微镜 | 我们使用尼康 A1r | ||
| 棉签 | 有多种来源可供选择 | 前必须消毒 | |
| 适合所用细胞系的培养基 | 有多种来源可供选择 | 我们在 DMEM 中培养 HT1080、HEp3 和 b16 细胞系,10% FBS 培养基 | |
| 鸡蛋孵化器 | 有多种来源可供选择 | 所需的确切模型取决于屏幕的比例。可用来源是 MGF Company Inc., Savannah, GA, or Lyon Electric Company Inc., Chula Vista, CA | |
| 依彭多管,1.5ml | Sigma | T4816-250EA | |
| 受精白来霍恩卵 | 任何当地供应商 | ||
| 来源可用的 | 细镊子 | 使用前进行消毒 | |
| 血细胞计数器 | Millipore-Sigma | MDH-4N1-50PK | |
| HT1080 人纤维肉瘤细胞系 | ATCC | CCL-121 | |
| 图像分析软件 | 我们使用尼康元件 | ||
| 凝集素 Lens Culinary 凝集素 (LCA) 与荧光素或罗丹明偶联 | Vector Laboratories | RL-1042、FL-1041 | 稀释原液 (5mg/ml) 50-100 倍,具体取决于显微镜的敏感性。颜色必须与用于筛选的细胞系颜色不同 |
| MDA-MB-468 人乳腺癌 | ATCC | HTB-132 | |
| PBS (1x) | 有多种来源可供选择 | ||
| 塑料加权皿 | Simport | CA11006-614 | 尺寸为 78x78x25mm;许多其他来源可用 |
| 小型手术剪刀 | 有多种来源可供选择 | 使用前必须消毒 | |
| 硼硅酸钠玻璃毛细管,外径 1.0 mm,内径 0.58 mm,长度 10 cm | 萨特仪器 | BF100-58-10 | |
| 方形培养皿(用作称重培养皿的盖子)。 | VWR | CA25378-115 | 尺寸为 100x100x15mm;还有许多其他来源可供选择 |
| 立体荧光显微镜 | 我们使用蔡司Lumar v12 | ||
| Tygon R-3603实验室管 | Cole-Parmer | AAC00001 | 内径1/32英寸,外径3/32英寸,壁厚1/32 |
| U-118 MG 人胶质母细胞瘤 | ATCC | HTB-15 | |
| U-87 MG 人胶质母细胞瘤 | ATCC | HTB-14 | |
| 立式移液器拉拔器 | 许多来源可用 | 我们使用 David Kopf Instruments,Tujunga,CA;720 型 |
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