2019年10月14日
神经内分泌肿瘤(NETs)起源于神经嵴的神经内分泌细胞。这类肿瘤生长缓慢,且培养难度较大。我们提出一种替代策略,通过将小肠来源的NETs以球状体形式进行培养来实现其体外扩增。这些球状体表达小肠神经内分泌肿瘤标志物,并可用于药物测试。
高分化的SBNET细胞生长缓慢且难以传代。目前已建立的细胞系极少,且研究人员难以获得。为克服这些局限性,我们开发了这种三维培养方案。
与建立SBNET细胞系的传统方法相比,该技术的优势在于可在三周内获得三维培养物并进行药物测试。该方法可应用于其他神经内分泌肿瘤,例如胰腺来源的神经内分泌肿瘤。获取切除的患者SBNET样本后,将其切成5毫米的立方体,并置于含有25毫升DMEM/F12培养基的锥形管中用于运输。
根据文稿说明配制洗涤液,将肿瘤组织在其中孵育15分钟。随后转移至新的培养皿中,使用无菌弯剪将组织切碎至小于1毫米的片段。将切碎的组织转移至一个新的50毫升离心管中,管内含25毫升洗涤液,然后在4°C条件下以500 × g离心15分钟。
弃去上清液,并将沉淀重悬于含有胶原酶和DNase的10毫升洗涤培养基中。将剪碎的肿瘤组织在37°C条件下缓慢振荡消化90分钟。注意避免过度消化肿瘤样本。
酶用量过多或孵育时间过长均会导致SBNET细胞死亡。消化完成后,在4摄氏度条件下以500 × g离心15分钟。弃去上清液,并将沉淀重悬于15毫升洗涤培养基中。
将一个70微米的细胞滤网置于一个新的50毫升离心管上方,通过滤网加入10毫升洗涤缓冲液。轻轻摇动管内的洗涤缓冲液,防止细胞黏附在管壁上。随后将细胞悬液通过滤网过滤。
在4 °C条件下,以500 × g离心细胞15分钟。弃去上清液,并将沉淀重悬于200 µL洗涤液中。将离心管置于冰上,取5 µL细胞悬液,用血细胞计数板进行细胞计数。
计算细胞数量,然后重复离心以去除上清液,并将细胞重悬于液态细胞外基质(ECM)中,浓度为每毫升一百万个细胞。接着,将5至20微升含SBNET类球体的ECM转移至96孔板中,将板置于37摄氏度培养箱内,使液态ECM凝固。向含有类球体的每个孔中加入200微升SBNET培养基,或如前所述在干细胞培养基中培养类器官。
使用 P1000 移液器将类器官转移至 1.5 毫升离心管中,在 1,500 ×g 条件下离心 1 分钟以去除上清液。用 1 毫升 PBS 洗涤培养物,再次离心以去除上清液。然后加入 500 微升多聚甲醛固定类器官,并于室温孵育 15 分钟。
孵育结束后,用一毫升 PBS 洗涤培养物两次。加入含有 3% BSA 和 0.1% Triton X-100 的 500 微升 PBS,以对培养物进行通透处理。将离心管孵育五分钟,然后用一毫升含 3% BSA 的 PBS 洗涤类器官三次。
接下来,将细胞与一抗在室温下孵育一小时,然后用 PBS 和 BSA 重复洗涤。随后与二抗孵育,并重复洗涤步骤,确保吸除并弃去所有上清液。为观察类球体,加入 5 µL 含 DAPI 的封片剂,并使用 P20 移液器将 5 µL 类球体转移至载玻片上。
用盖玻片封片,并使用10、20和40倍物镜在荧光显微镜下观察成像。用P1000移液器机械性破坏细胞外基质(ECM),并将其转移至无菌的1.5毫升离心管中。在4°C条件下,以1,000 × g离心该离心管。
然后完全去除上清液,将离心管置于冰上。向沉淀中加入新ECM体积的2至4倍,通过移液吹打10次混匀管内物质,注意避免产生气泡。取5至20微升ECM与SBNET混合物转移至新的96孔板中,静置使ECM凝固。
然后用新的SBNET培养基覆盖已固化的ECM,并将培养板放入培养箱中。若需将SBNET类球体运送至其他实验室,则将类球体连同新ECM一起转移至T25培养瓶中,静置使ECM固化。随后加入SBNET类球体培养基至满,拧紧瓶盖,并准备运输包装。
收到球体培养物后,移除培养基,并重复之前的步骤将球体重新放入培养。通过显微成像监测SBNET球体的生长速率。当培养基每周更换一次时,SBNET球体体积增至两倍大约需要14天。
培养14天后,SBNET类球体未见体积增大。使用针对突触素、嗜铬粒蛋白A和SSTR2的特异性抗体对类球体进行染色,并通过免疫荧光显微镜成像。数据显示,这些标志物定位于SBNET细胞的细胞质及细胞膜。
为确保抗体的特异性,对一种不表达突触素、嗜铬粒蛋白A和SSTR2的胰腺肿瘤类器官系进行了相同的染色操作,结果未检测到绿色信号。免疫荧光成像的主要优势在于可在四小时内完成,并提供与免疫组织化学相似的染色信息。将SBNET培养为球状体是一种有价值的技術,可用于鉴定能够抑制SBNET生长的药物。
类球体用雷帕霉素和mTOR抑制剂处理。五天后,经雷帕霉素处理的类球体形成葡萄样结构,并出现凋亡或坏死。在进行此操作时,重要的是预先用洗涤培养基润湿细胞滤筛和收集管。
这将防止SBNET细胞粘附在细胞筛网和塑料管上。通过本方案,科研人员和临床医生可以从切除的肿瘤中建立SBNET类球体培养物,与其他实验室共享,并用于测试经FDA批准的药物。
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本研究提出了一种利用患者样本培养高度分化的小肠神经内分泌肿瘤(SBNETs)的新型三维培养方案。该方法可在三周内实现药物测试,克服了传统细胞系建立过程中的局限性。
建立可靠的罕见癌症(如小肠神经内分泌肿瘤,SBNETs)临床前模型,由于患者来源的细胞系有限且增殖速度缓慢,仍是肿瘤药物研发中的重大瓶颈。本三维类球体培养方法能够在三周内快速构建具有生理相关性的SBNET模型,从而支持机制性风险评估和靶点验证。该方法通过维持神经内分泌标志物的表达及药物反应特征,增强了早期药物发现的预测可靠性,并有助于对神经内分泌肿瘤靶向治疗的候选药物进行优先排序。
该方法通过提供一种快速的临床前模型,用于靶点验证和先导化合物筛选,将早期生物学研究与体内验证前的机制性筛选衔接起来,从而整合到发现工作流程中。