许多上调的基因会促进肿瘤细胞的迁移和侵袭,从而导致预后不良。确定哪些基因调控肿瘤细胞的迁移和侵袭至关重要。本实验方案介绍了一种实时研究基因表达升高对肿瘤细胞迁移和侵袭影响的方法。
许多上调的基因会促进肿瘤细胞的迁移和侵袭,从而导致预后不良。确定哪些基因调控肿瘤细胞的迁移和侵袭至关重要。本实验方案介绍了一种实时研究基因表达升高对肿瘤细胞迁移和侵袭影响的方法。
肿瘤细胞具有高度运动性和侵袭性,并表现出异常的基因表达模式。了解基因表达变化如何调控肿瘤细胞的迁移和侵入,对于理解肿瘤细胞浸润邻近健康组织及发生转移的机制至关重要。此前研究表明,通过基因敲低并结合基于阻抗的实时检测技术监测肿瘤细胞的迁移与侵袭,可鉴定出调控这些过程所必需的基因。近期,针对 SARS-CoV-2 的 mRNA 疫苗推动了合成 mRNA 在治疗领域应用的兴趣。本文改进了利用合成 mRNA 的方法,用于研究基因过表达对肿瘤细胞迁移和侵袭的影响。本研究证明,通过转染合成 mRNA 提高基因表达水平,再结合基于阻抗的实时检测,有助于识别能够促进肿瘤细胞迁移和侵袭的基因。本方法学论文详细阐述了评估基因表达改变对肿瘤细胞迁移和侵袭影响的实验流程。
肿瘤细胞的运动性在转移过程中起着至关重要的作用1,2。肿瘤细胞向邻近及远端健康组织的扩散使癌症治疗变得困难,并导致复发3,4。因此,了解肿瘤细胞运动性的机制并开发相应的治疗策略至关重要。由于许多肿瘤细胞具有改变的基因表达谱,明确基因表达谱中哪些变化导致肿瘤细胞运动性的改变尤为关键5,6。
已开发出多种检测方法用于测量细胞迁移 体外某些检测方法由于仅允许在特定时间点进行测量,因此提供的信息有限,而其他方法则能够实时提供关于肿瘤细胞运动性的全面信息7尽管许多细胞迁移实验可以在特定时间点或实验终点提供定量结果,但它们无法充分揭示整个实验期间细胞迁移速率的动态变化细节。此外,根据实验设计、细胞类型和细胞数量的不同,可能难以检测细胞迁移速率的潜在变化。再者,对于简单的处理干预,可通过传统迁移实验的简单量化进行分析,但若要研究多种联合处理的复杂效应,则可能需要更精细的定量方法。8.
已开发出一种用于监测覆盖有微电极的微孔板孔底电流量的仪器9。细胞与孔表面的黏附会阻碍电子流动,其阻抗与细胞的定量和定性结合相关。孔底存在微电极可实现对细胞黏附、铺展和增殖的测量。当微电极位于上室微孔膜下方时,可测量细胞从上室向下室的迁移和侵袭能力,其中上室涂有细胞外基质(ECM)蛋白以允许细胞侵袭10。
此前已证明,基于阻抗的肿瘤细胞迁移和侵袭实时检测方法可在整个实验过程中提供实时数据,并可在不同实验条件下进行即时比较和定量分析11。在该方法学论文中,通过基因敲低来检测目的蛋白在肿瘤细胞迁移和侵袭中的作用。由于在电穿孔导入小干扰RNA(siRNAs)后,达到完全的基因敲低效应需要3-4天时间8,因此在电穿孔后将细胞重新接种,并在3天后重新收集,用于基于阻抗的肿瘤细胞迁移和侵袭实时检测。
CT10调节激酶(Crk)和Crk样蛋白(CrkL)是衔接蛋白,可介导多种生长因子受体激酶通路及非受体酪氨酸激酶通路下游的蛋白质-蛋白质相互作用12。Crk和CrkL蛋白水平的升高与多种人类癌症(包括胶质母细胞瘤)的不良预后相关13。然而,目前尚不清楚Crk和CrkL蛋白水平升高如何导致预后不良。因此,明确Crk和CrkL过表达对肿瘤细胞功能的影响具有重要意义。此前,通过基因敲低研究已证实内源性Crk和CrkL蛋白水平对胶质母细胞瘤细胞的迁移和侵袭是必需的8。本文建立了一种改良的检测体系,用于研究Crk和CrkL过表达对肿瘤细胞迁移和侵袭的影响。
最近, 体外 mRNA的合成及其治疗应用因SARS-CoV-2 mRNA疫苗的开发而重新受到关注(Verbeke等综述)14此外,在癌症及其他疾病中使用合成mRNA已取得显著进展15,16电穿孔是一种有效的递送合成mRNA并诱导瞬时基因修饰的方法(参见Campillo-Davo等人的综述)。17,并且使用合成mRNA可在永生化成纤维细胞中实现快速高效的基因表达18本方法论文结合使用合成mRNA进行基因过表达与实时细胞分析,以研究肿瘤细胞的迁移和侵袭。然而,用于siRNA的实验方案不适用于合成mRNA转染,因为在合成mRNA转染后,外源蛋白的表达水平迅速升高,并逐渐下降18因此,该方法已改进为可在转染后直接进行细胞迁移和侵袭的实时分析,无需额外的细胞培养步骤。
本方法论文表明,将基于阻抗的实时检测技术与肿瘤细胞转染合成mRNA相结合,可快速、全面地分析基因上调对肿瘤细胞迁移和侵袭的影响。本文详细描述了检测Crk和CrkL过表达如何影响胶质母细胞瘤细胞迁移与侵袭的具体实验步骤。通过考察合成mRNA浓度依赖性对肿瘤细胞迁移的影响,论文清晰地阐述了蛋白水平升高如何促进肿瘤细胞的迁移。此外,本文还提出了一种通过调节细胞外基质(ECM)凝胶浓度的方法,用于评估基因表达变化对肿瘤细胞侵袭能力的影响。
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1. mRNA 的合成
注意:进行 mRNA 合成时,所有试剂和设备在使用前必须经过特殊处理以灭活 RNase。有关本实验方案中使用的所有材料、仪器和试剂的详细信息,请参见材料表。
2. 细胞侵袭和迁移(CIM)板的细胞外基质(ECM)凝胶包被
注意:细胞侵袭与迁移(CIM)板是一种商业化的16孔板,用于基于阻抗的实时细胞分析。对于细胞侵袭实验,按照先前所述方法并稍作修改,用ECM胶对CIM板进行包被11。
3. 肿瘤细胞的制备
注意:所有细胞培养材料必须保持无菌。在生物安全柜中,使用适当的个人防护装备(PPE),按照此前所述方法并结合部分修改,收获并进行肿瘤细胞电穿孔11。
4. 肿瘤细胞的电穿孔
5. 实时细胞分析仪、程序及CIM板的设置
注意:按照之前所述方法准备实时细胞分析仪和两块CIM板11。
6. 实时细胞分析与数据导出
注意:按照先前所述方法进行基线读数、细胞接种、细胞阻抗测量和数据导出11。
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Crk 和 CrkL 蛋白在多种细胞类型的运动中发挥重要作用,包括神经元22、T 细胞23、成纤维细胞18,19以及多种肿瘤细胞13。由于已有报道显示 Crk 和 CrkL 蛋白在胶质母细胞瘤中表达升高24,25,26,本研究探讨了 Crk 的剪接变体 CrkI 过表达对胶质母细胞瘤细胞迁移的影响。通过电穿孔法将不同浓度的合成 CrkI mRNA 导入 U-118MG 细胞,并检测其蛋白表达水平和细胞迁移能力。在转染后 1 天,以不同浓度的合成 CrkI mRNA 对 U-118MG 胶质母细胞瘤细胞进行电穿孔,导致 FLAG 标签的 CrkI 蛋白表达呈浓度...
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迁移和侵袭是肿瘤细胞的重要特征。测量肿瘤细胞的运动能力并理解调控肿瘤细胞运动能力的潜在机制,可为治疗干预提供关键见解2,27。目前已开发出多种方法用于研究细胞迁移7。利用划痕或培养插件进行的伤口愈合实验是一种简单且常用的方法,可提供间隙闭合的对比图像。单细胞追踪实验则需要通过延时成像对单个细胞进行监测,细胞可通过荧光染料进行标记。伤口愈合实验和单细胞追踪实验均可用于检测细胞的自发运动。
借助延时成像和密集的后续数据处理,这两种检测方法均可实现样本间的定量比较28。然而,这些检测方法不适用于研究细胞穿过细胞外基质(ECM)蛋白层的侵袭过程。相比之下,Transwell迁移与侵袭实验可测量细胞在有或无ECM蛋白层的情况下,穿过Transwell小室膜的定向迁移能力。但这些实验无法实现持续监测,因为需要在特定时间点收集已迁移的细胞,且Transwell装置无法重复使用。所有这些...
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作者声明无利益冲突。
作者感谢堪萨斯城儿童仁慈医院医学写作中心对本文稿的编辑。本工作由Natalie's A.R.T.基金会(资助T.P.)以及堪萨斯城儿童仁慈医院(CMH)与堪萨斯大学癌症中心(KUCC)联合提供的MCA合作伙伴咨询委员会资助(资助T.P.)。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| AlphaImager HP | ProteinSimple | 92-13823-00 | 琼脂糖凝胶成像系统 |
| α-微管蛋白抗体 | Sigma | T9026 | 用于检测α-微管蛋白(稀释比例 1:3,000) |
| CIM-plate 16 | Agilent Technologies, Inc | 5665825001 | 细胞侵袭与迁移实验板 |
| Crk 抗体 | BD Biosciences | 610035 | 用于检测 CrkI 和 CrkII 蛋白(稀释比例 1:1,500) |
| CrkL 抗体 | Santa Cruz | sc-319 | 用于检测 CrkL 蛋白(稀释比例 1:1,500) |
| Dulbecco’s 改良 Eagle’s 培养基 (DMEM) | ATCC | 302002 | 细胞培养基 |
| Dulbecco 磷酸盐缓冲液 (DPBS) | Corning | 21-031-CV | 用于洗涤细胞的缓冲液 |
| 胎牛血清 (FBS) | Hyclone | SH30910.03 | 培养基添加剂 |
| Heracell VIOS 160i CO2 培养箱 | Thermo Scientific | 51030285 | CO2 培养箱 |
| IRDye 800CW 山羊抗小鼠 IgG 二抗 | Li-Cor | 926-32210 | Western 印迹分析用二抗(稀释比例 1:10,000) |
| IRDye 800CW 山羊抗兔 IgG 二抗 | Li-Cor | 926-32211 | Western 印迹分析用二抗 (稀释比例 1:10,000) |
| 氯化锂 | Invitrogen | AM9480 | 用于 RNA 沉淀 |
| Matrigel 基质 | Corning | 354234 | 细胞外基质 (ECM) 凝胶 |
| MEGAscript T7 转录试剂盒 | Invitrogen | AM1334 | 用于 RNA 合成 |
| Millennium RNA 标记物 | Invitrogen | AM7150 | 用于甲醛琼脂糖凝胶电泳 |
| 小型离心机 | ISC BioExpress | C1301P-ISC | 用于离心收集细胞 |
| 小鼠脑 QUICK-Clone cDNA | TaKaRa | 637301 | 克隆用基因(插入片段)来源 |
| NanoQuant | Tecan | M200PRO | 核酸定量系统 |
| Neon 电穿孔系统 | ThermoFisher Scientific | MPK5000 | 电穿孔系统1 |
| Neon 转染系统 10 µL 试剂盒 | ThermoFisher Scientific | MPK1025 | 电穿孔试剂盒 |
| Neon 转染系统 100 µL 试剂盒 | ThermoFisher Scientific | MPK10096 | 电穿孔试剂盒 |
| NorthernMax 变性凝胶缓冲液 | Invitrogen | AM8676 | 用于甲醛琼脂糖凝胶电泳 |
| NorthernMax 甲醛上样染料 | Invitrogen | AM8552 | 用于甲醛琼脂糖凝胶电泳 |
| NorthernMax 电泳缓冲液 | Invitrogen | AM8671 | 用于甲醛琼脂糖凝胶电泳 |
| 无核酸酶水 | Teknova | W3331 | 用于 mRNA 合成过程中的多种反应 |
| Odyssey CLx 成像仪 | Li-Cor | Western 印迹分析成像仪 | |
| pcDNA3.1/myc-His | Invitrogen | V80020 | 插入片段(小鼠 CrkI 和 CrkL cDNA)克隆所用载体 |
| pFLAG-CMV-5a | Millipore Sigma | E7523 | FLAG 表位标签来源 |
| 苯酚:氯仿:异戊醇 | Sigma | P2069 | 用于 DNA 提取 |
| PmeI | New England BioLabs | R0560L | 用于线性化质粒以进行 mRNA 合成 |
| 多聚(A)加尾试剂盒 | Invitrogen | AM1350 | 用于多聚(A)加尾反应 |
| 聚苯乙烯组织培养皿(100 x 20 mm 规格) | Corning | 353003 | 用于转染前细胞培养 |
| 聚苯乙烯组织培养皿(35 x 10 mm 规格) | Corning | 353001 | 用于培养转染后细胞 |
| 蛋白酶 K | Invitrogen | 25530049 | 用于去除反应混合物中的蛋白质 |
| Purifier Axiom II 级生物安全柜,C1 型 | Labconco Corporation | 304410001 | 用于细胞无菌操作的生物安全柜 |
| 重悬缓冲液 R | ThermoFisher Scientific | 电穿孔试剂盒(MPK1025 和 MPK10096)中包含的缓冲液,用于电穿孔前重悬细胞,其成分为专有信息。 | |
| RNaseZap | Invitrogen | AM9780 | RNA 去污染溶液 |
| Scepter | Millipore | C85360 | 手持式自动细胞计数器 |
| ScriptCap 2'-O-甲基转移酶试剂盒 | Cellscript | C-SCMT0625 | 用于加帽反应 |
| ScriptCap m7G 加帽系统 | Cellscript | C-SCCE0625 | 用于加帽反应 |
| 十二烷基硫酸钠溶液 | Invitrogen | 15553-035 | 用于蛋白酶 K 反应的去垢剂 |
| Sorvall Legend XT 离心机 | Thermo Scientific | 75004532 | 台式离心机,用于离心收集细胞 |
| 胰蛋白酶-EDTA | Gibco | 25300-054 | 用于细胞解离 |
| U-118MG | ATCC | HTB15 | 源自人胶质母细胞瘤患者的贴壁细胞系 |
| 连环蛋白抗体 | Sigma | V9131 | 用于检测连环蛋白(vinculin)(稀释比例 1:100,000) |
| xCELLigence RTCA DP | Agilent Technologies, Inc | 380601050 | 用于实时细胞分析的仪器 |
| 1不同细胞系的电穿孔参数及其他相关信息可在制造商官网获取(https://www.thermofisher.com/us/en/home/life-science/cell-culture/transfection/neon-transfection-system/neon-transfection-system-cell-line-data.html?)。 |
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