基于翻译后修饰的肿瘤微环境监测:一种利用肿瘤类球体追踪细胞外基质刚性变化的方法

0 次观看6:26 分钟 • April 30th, 2023

在肿瘤侵袭过程中,外周的肿瘤细胞会发生上皮-间质转化(EMT),导致细胞外基质(ECM)的局部降解。我们可以在体外研究肿瘤细胞与ECM之间的相互作用。

为了研究这些相互作用,将由胰腺肿瘤细胞形成的类球体转移至含有胶原支架的培养板中,该支架内嵌有荧光示踪探针并加入培养基。肿瘤类球体会释放蛋白酶,这些蛋白酶可降解胶原蛋白,降低细胞外基质(ECM)的刚性,从而导致示踪探针在细胞外基质中自由移动。

将培养板孵育所需的时间。在光学显微镜下观察胶原支架中样品点的网格,并从中记录视频数据。类球体附近的基质区域表现出最显著的胶原降解,因此探针运动更为剧烈;相比之下,距离类球体较远的区域胶原降解较少,导致探针分子的运动受到限制。

通过测量示踪粒子的轨迹来研究细胞外基质(ECM)流变学特性的这一技术被称为粒子追踪微流变学或PTM。在以下实验方案中,我们将进行球体形成实验以鉴定胰腺癌干细胞,并评估二甲双胍的作用。

首先,在超净工作台内准备一个工作站,并放置两个2毫升小瓶。小瓶1将用于盛放肿瘤类球体,小瓶2作为无细胞对照。通过将2份储备荧光示踪探针加入25份无菌水中,配制羧基化修饰、直径为1微米的荧光示踪探针的稀释混合液。

从冰箱中取出一瓶浓度为 3.1 毫克/毫升的牛胶原蛋白,置于冰上。取 125 微升胶原蛋白溶液,加入 50 微升稀释的示踪探针溶液,置于 1 号小管中。短暂涡旋振荡,使探针分布均匀。

然后,加入235微升含有酚红的适当细胞培养基,使总体积达到410微升,短暂涡旋混匀后,取出205微升转移至2号小瓶中。接着,向1号小瓶中加入约2微升1摩尔的氢氧化钠溶液,使溶液恢复至中性pH值,短暂涡旋以混匀。随后立即放回冰架上,防止混合物开始固化。

从含有肿瘤类球体的孔中轻柔地移除 40 微升培养基。在进行下一步操作时保留这 40 微升液体。检查孔中类球体是否已在上一步被移除。若未被移除,则将这 40 微升液体重新加回孔中,并重复上一步操作。

如果存在,将含有类球体的40微升液体加入1号小管中。在将混合物以60微升等份转移至96孔板的三个独立孔之前,先轻轻搅拌1号小管。加入混合物后,用显微镜检查每个孔,以确定哪个孔含有类球体。

然后向2号小瓶中加入约2 µL的1摩尔氢氧化钠和40 µL细胞培养基,涡旋混匀,再将60 µL该混合液分装至96孔板的空孔中,并标记为无细胞对照。将该孔板置于37 °C培养箱中孵育至少1小时以完成固化。

为了构建样本点阵,首先将样本板从培养箱转移至显微镜载物台。若无加热载物台,需静置10分钟,使样本平衡至室温。使用低倍物镜观察样本,确保其结构完整且适合成像。确定肿瘤在孔内的位置,并通过透射光图像记录该位置,以便后续进行空间共定位分析。

通常,每个孔中围绕类球体呈同心圆分布的 20 个采样点即可产生足够详细的结果。移动载物台至每个目标位置,并使用显微镜配套软件记录 x 和 y 坐标。

将显微镜切换至高倍物镜,并选择与示踪探针激发波长相匹配的滤光片组。根据已创建的点位列表,移动至网格中的第一个点位。调整焦距,先找到孔底,再向上移动,直至找到一个包含多个清晰聚焦示踪探针的视野。

观察强度直方图,并调整曝光强度和时间,以在确保图像不饱和的前提下获得尽可能大的动态范围。以每帧20至30毫秒的帧率获取视频序列,并采用适当的命名规则保存。在录制过程中,切勿触碰显微镜或实验台。

对网格中的每个样本点重复进行记录。然后重复该过程,为实验中每个孔构建网格,并在纵向监测的每个时间点重复整个过程。