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Research Article
Giulia Gallerani1, Claudia Cocchi2, Martine Bocchini3, Filippo Piccinini1, Francesco Fabbri1
1Biosciences Laboratory,Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori (IRST) IRCCS, 2Associazione Annastaccatolisa Onlus, 3Nuclear Medicine Unit,Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori (IRST) IRCCS
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Wir präsentieren einen neuen Ansatz zur Charakterisierung von Tumorzellen. Wir kombinierten Immunfluoreszenz mit DNA-Fluoreszenz -in-Situ-Hybridisierung auszuwertende Zellen erfasst durch einen funktionalisierten medizinische Draht in der Lage, in Vivo CTCs direkt aus Patientenblut zu bereichern.
Zirkulierende Tumorzellen sind (CTC) zugeordnet schlechte Überleben bei metastasiertem Krebs. Ihre Identifikation, Phänotypisierung und Genotypisierung könnte führen zu einem besseren Verständnis der Tumor Heterogenität und erleichtern die Auswahl der Patienten für eine individuelle Behandlung. Allerdings ist dies aufgrund der Seltenheit von CTCs behindert. Wir präsentieren Ihnen einen innovativen Ansatz für ein hohes Volumen an das Patientenblut Probenahme- und Informationsbeschaffung über Präsenz, Phänotyp und gen Translokation des CTC. Die Methode verbindet Immunfluoreszenz-Färbung und DNA-Leuchtstoff -in-Situ-Hybridisierung (DNA-Fisch) und basiert auf einer funktionalisierten medizinische Leitung. Dieser Draht ist ein innovatives Gerät, das die in Vivo -Isolierung von CTCs aus ein großes Volumen des peripheren Blutes ermöglicht. Das Blutvolumen, abgeschirmt durch einen 30-min-Administration des Drahtes ist etwa 1,5-3 L. Um die Machbarkeit dieses Ansatzes zu demonstrieren, Epithelzelle Adhäsion Molekül (EpCAM) Ausdruck und die chromosomale Translokation des ALK-Gens wurden in nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) Krebszelllinien gefangen genommen von der funktionalisierten Draht bestimmt und gefärbt mit einem Immuno-DNA-Fisch-Ansatz. Unsere größte Herausforderung war den Test auf eine 3D-Struktur der funktionalisierten Draht durchführen und Immuno-Phänotyp bestimmen und Fisch-Signale auf das unterstützen mit einem herkömmlichen Fluoreszenzmikroskop. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass CTCs abfangen und analysieren deren Phänotyp und chromosomale Umstellung könnte potenziell stellen einen neuen Begleiter diagnostischen Ansatz dar und eine innovative bieten Strategie zur Verbesserung der personalisierten Krebstherapie.
CTC repräsentieren einen wichtigen Schritt der Krebs Zelle Verbreitung1. Ihre Anwesenheit im peripheren Blut des Patienten ist (metastatische) Rezidiv und Krankheit Fortschreiten2,3zugeordnet. CTC-Isolierung und Charakterisierung aus dem Blut von Krebspatienten ist eine Art von nicht-invasiven Flüssigbiopsie. In den letzten Jahren immer deutlicher geworden, dass die Überwachung von Fortschritt und Reaktion der Tumoren auf verschiedene Behandlungen, die mit dieser Art von Analyse liefert wichtige klinische Informationen4,5. Flüssigbiopsie ist noch nützlicher, wenn Chirurgie nicht möglich ist oder wenn die primären Tumorgewebe nicht verfügbar, ist alsofür nicht-Biopsiable Läsionen. Daher ist dieser Ansatz vielversprechend in bestimmten Krebs-Einstellungen wie metastasiertem NSCLC, wo die Anwesenheit von CTCs nachgewiesen wurde eine negative prognostische Rolle6haben. NSCLC ist ein Tumor, der profitiert vor allem von zielgerichtete Therapieansätze7,8,9 entwickelt, um auf bestimmte Moleküle (molekulare Targets) bekannt, in dem Wachstum, Fortschritt, einbezogen zu handeln und Ausbreitung der Krankheit. Daher ist die Erkennung von spezifischen Ziele während der Progression der Erkrankung erforderlich. CTC-Untersuchung ist eine äußerst interessante diagnostischen Ansatz zu erkennen und zu überwachen Drogeziele ohne die Notwendigkeit einer primären oder metastatischen Gewebes. Beispielsweise ist die Erkennung von ALK-gen Translokationen in NSCLC Zellen mit Sensibilität für Crizotinib, eine spezifische gezielte Therapie10verbunden. Allerdings ist die Erkennung von ALK Translokationen derzeit nur auf fein-Nadel-Aspiraten oder kleinen Biopsien ausgeführt; Infolgedessen ist ohne einen Tumor Gewebe ALK Analyse nicht möglich. CTC sind eine mögliche Alternative zu Tumor Gewebe-basierte Untersuchungen und stellen einen vielversprechenden Begleiter diagnostischen Ansatz dar.
Trotz ihrer potenziellen Bedeutung unterliegen CTCs noch eine große Debatte unter Forschung, vor allem wegen ihrer Seltenheit (1-10 Zellen/mL peripherem Blut11). Aktuelle flüssigen Biopsie-Methoden verwenden eine begrenzte Menge an Blut (d.h., 1-30 mL)12,13, aber dadurch entsteht eine Situation der suboptimalen Sensitivität für den Nachweis von CTCs. daher, Forschung ist gerechtfertigt, um die Feststellung Ansätze und entwickelnden Geräte flüssigen Biopsien CTC gezielt auf ein größeres Volumen des peripheren Blutes durchführen.
Ein alternatives Gerät, einen funktionalisierten medizinische Draht (siehe Tabelle der Materialien), wurde entwickelt, um Blut Probenahme Grenzen zu überwinden und eine repräsentative Analyse der CTC erhalten. Dieser funktionalisierten Draht ist eine CE-Zulassung medizinisches Gerät, das direkt aus dem Blutkreislauf des Krebs Patienten1CTCs erfasst. Mit einer 2-cm-langen funktionalisierten Spitze beschichtet mit einer 0,2 µm dicke Schicht aus Gold besteht aus einem 16 cm lange Edelstahl-Draht (Abbildung 1a). Die Schicht wird wiederum durch eine 1 bis 5 µm dicken Polycarboxylatether Hydrogel Schicht kovalent verbunden mit Antikörper gegen EpCAM, eines der am häufigsten exprimierten Antigene auf der Oberfläche des CTC14abgedeckt. Die funktionalisierten Spitze des Drahtes wird in eine Vene des Arms des Patienten eingeführt und bleibt in Position für mindestens 30 Minuten. Dieser Ansatz ermöglicht Isolation von CTCs in-vivo, direkt im peripheren Blut und Bildschirm etwa 1,5-3,0 L Blut (ca. 300-fold mehr als das Volumen für alternative Ansätze verwendet)1.
Pantel Et Al. demonstriert die Wirksamkeit dieses Ansatzes CTCs direkt in die Arm-Venen der Lunge-Krebs-Patienten-15zu isolieren. Sie führten Draht Immunfluoreszenz Färbung CTCs mit herkömmlichen Antikörper gegen EpCAM und Pan-Cytokeratin und CD45 für äußerst Erkennung identifizieren. Der Draht wurde unter eine optische Fluoreszenz-Mikroskop-15untersucht. Die Autoren zeigten, dass das Gerät in der Lage war, CTCs zu isolieren, aber sie keine Therapie-bezogenen Ziele, wie ALK Translokationen untersuchen.
Die vorgestellte Methode soll vermeintliche CTCs in NSCLC-Zell-Linien auf der Grundlage der phänotypischen Parameter, z.B., EpCAM Positivität und das Vorhandensein von molekularen Biomarker, zum Beispiel den ALK-Status (Abbildung 1 b) zu ermitteln. Dieses 3-Tages-langen Verfahren kombiniert einen funktionalisierten Draht und Immunfluoreszenz-Färbung mit DNA-Fluoreszenz -in-Situ-Hybridisierung (DNA-Fisch), Immuno-DNA-Fisch benannt. Da die CTCs seltene Entitäten sind, ist der Vorteil dieses Protokolls, dass auf dem gleichen Draht in Bezug auf Immunophenotypic Funktionen und DNA Rearrangements CTCs charakterisiert werden können.
1. Immuno-DNA Fisch auf einem 2D Deckgläschen
(2) Immuno-DNA Fisch auf Draht
Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens ist möglich, einen Fisch Immuno-DNA-Test auf CTCs (oder anderen gleichwertigen Zellen) bereichert durch die funktionalisierten Draht durchzuführen. Vor der Inbetriebnahme dieses Protokolls war die Kompatibilität der beiden Techniken bestimmt (Immuno-Fluoreszenz mit Fisch) auf standard 2D unterstützt. Zwei verschiedenen NSCLC Zell-Linien mit dem Ausdruck EpCAM (verpflichtet, sich an den Draht gepaart mit Antikörper gegen EpCAM) wurden ausgewählt. Sie haben einen anderen ALK-Status, ist nützlich, um unterschiedliche Ausgangsbedingungen zu testen. Das erste, NCI-H1975, haben Wildtyp (WT) ALK Gene, während das zweite, NCI-H3122 zeichnet sich durch ALK Translokationen.
Ein ALK-gen brechen auseinander Erkennungssystem für die Fisch-Assay wurde verwendet. Das System besteht aus zwei Sonden, eine (Orange) Hybridisierung, die proximalen Bereich innerhalb von ALK auf 2p 23 und einer (grün) Hybridisierung distal zum ALK. Auf 2D unterstützt vorgesehen Immuno-DNA Fisch gut definierte Signale für Antikörper und Sonde (Abbildung 2). Insbesondere Zellinien beide zeigte klar definierte EpCAM-Membran-Lokalisierung. Darüber hinaus erschien Sonde Signale hell und scharf: NCI-H1975 Zellen zeigte überlappende orange und grüne Sonden, bestätigt den Wildtyp-Status des ALK-gen (Abbildung 2a, b). Im Gegensatz dazu zeigte NCI-H3122 Zellen überlappende Signale und einzelne grüne Punkte, was eine Löschung des ALK-gen (Abbildung 2 c, d). Wenn der Fisch Immuno-DNA Test durchgeführt wurde auf die 3D Unterstützung funktionalisierten Draht, Antikörper und Sonde Signale wurden in der Regel weniger als auf die 2D Unterstützung definiert. EpCAM Färbung zu sehen war. ALK-Sonde Signale waren weniger definiert aber noch reflektiert den erwarteten ALK-Status (Abbildung 3). Ergebnisse zeigten, dass die Immunfluoreszenz-Färbung nicht DNA Fisch Signale beeinträchtigt. Die Sonden hybridisiert speziell mit ihren Zielen. NCI-H3122-Zell-Linie zeigte einen aberranten ALK gen-Status (Abb. 3 b), im Gegensatz zu NCI-H1975, mit einem Wildtyp-ALK-gen (Abbildung 3a).

Abbildung 1 : Draht, schematische Anordnung der ALK Pause auseinander Sonden, Schema der erwarteten Muster von ALK-Umlagerung und speziellen Halter funktionalisiert. (ein) rote Kästchen markieren die drei Hauptteile des Drahtes: funktionalisiert, Spitze, Draht-Stopper und UN-funktionalisierten Spitze. Die funktionalisierten Spitze ist der empfindlichste Teil des Drahtes und muss bei der Handhabung um Zelle Ablösung oder Schäden zu vermeiden nicht berührt werden. (b) die Sonden grünen und roten bzw. binden an Sequenzen vor- und nachgelagerten Loci ALK-gen (auf der linken Seite). Auf der rechten Seite erscheinen Plastiche Muster von ALK-Arrangements. Rote und grüne Co Lokalisierung Signale auf normale Zellen; getrennte grüne und rote Signale zeigen ein ALK-gen Chromosom Pause (Translokation von ALK-gen) und ein grün-Orange NS1 Signal (aberrante Zelle-1). Ein rotes Signal und zwei grüne Signale zeigen den Verlust von ein rotes Signal, was auf eine chromosomale Translokation und eine Deletion (aberrante Zelle-2). (c) Draht-Halter; rote Kästchen markieren Bereiche, wo Pflege, beim Umgang mit des Drahts während der Mikroskopie-Analyse benötigt wird. Der Draht kann eine 360° Analyse unterziehen, durch drehen den Rotator. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 2 : Immuno-DNA Fisch-Assay auf 2D Unterstützung (Deckglas). (ein, b) NCI-H1975 Zellen schwach positiv für EpCAM. EpCAM FITC Signale waren spürbar. Die Orangen und grünen Sonden des ALK Pause-apart überschnitten WT Status des ALK-gen in NCIH1975 Zelllinie bestätigen. Zellen, die Anzeige von mehr als zwei gekoppelte Signale waren aufgrund ihrer Aneuploidie. (c, d) In der hohen EpCAM exprimierenden NCIH3122-Zell-Linie waren Immunfluoreszenz Signale hell, die wurde in Zell-Zell-Verbindungen akzentuiert. Fisch Analysen bestätigten Löschungen von der ALK-gen, typisch für diese Zelllinie. Rote Pfeile zeigen einzelne grüne Sonden (ohne entsprechende orange Sonden), ALK-gen Löschung widerspiegelt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 3: Immuno-DNA Fisch assay mit funktionalisierten Draht als 3D-Unterstützung. (einem) Vertreter Bild des NCI-H1975 Zellen auf den Draht. Obwohl die 3D Form der Zellen auf dem Draht erschweren, voll unscharfe Bilder zu erwerben, ist in allen Zellen EpCAM Signal gut sichtbar. (b) Vertreter Bild von NCI-H3122 Zellen auf den Draht. ALK-Sonden zeigten gen löschen (rote Pfeile), wie zuvor auf die 2D Unterstützung gesehen. Die sichtbaren Hintergrund Signale wurden höchstwahrscheinlich aufgrund des Vorhandenseins der Polymerschicht. Jedoch es nicht erheblich beeinträchtigen, Zellanalyse Identifikation oder Fluoreszenz. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
| Puffer | Zusammensetzung | Hinweis | Aktien |
| Komplette Zellkulturmedium | RPMI 1640 + 2 mM Glutamin + 5-10 % fötalem Rinderserum (FBS). | RPMI: 4 ° C; Glutamin, FBS:-20 ° C | |
| Antikörper-Diluition-Puffer | 1 % BSA, 0,3 % Triton x-100 mit 1 X PBS-Puffer | RT. Siegel mit Labor-Film. | |
| 20 x SSC Lösung | 3 M Natrium-Chlorid, 300 mM Trinatrium Citrat aufgelöst in DdH20 | Filter-Lösung und pH = 7,0 +/-0,1 mit HCl | RT. Siegel mit Labor-Film. |
| 0,4 x SSC Lösung | Verdünnen Sie Lager 20 X SSC in destilliertem H2O | Filter-Lösung und pH = 7,0 +/-0,1 mit HCl | RT. |
Tabelle 1: Lösungen Rezepte.
Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessenkonflikte.
Wir präsentieren einen neuen Ansatz zur Charakterisierung von Tumorzellen. Wir kombinierten Immunfluoreszenz mit DNA-Fluoreszenz -in-Situ-Hybridisierung auszuwertende Zellen erfasst durch einen funktionalisierten medizinische Draht in der Lage, in Vivo CTCs direkt aus Patientenblut zu bereichern.
| Ethanol | Carlo Erba | # 414605 | |
| Tween 20 | BIO RAD | # 1706531 | |
| PBS (phosphatgepufferte Kochsalzlösung) | Medicago | # 09-9400-100 | |
| Aceton | Sigma Aldrich | # 534064-500ML | |
| BSA | Sigma Aldrich | # A7906 | |
| Triton X-100 Waschmittel | BIO RAD | # 1610407 | |
| RUBBERCEMENT | Royal Talens | # 95306500 | |
| Vysis 20X SSC (66g) | Abbott Molecular Inc. | # 30-804850 | Pulver zur Resuspendierung in destilliertem H2O, wie empfohlen |
| RPMI 1640 | Gibco | # 31870-025 | |
| FBS (fötales Rinderserum) | Gibco | # 10270-098 | |
| L-Glutamin (200mM) | Gibco | # 25030-024 | |
| Penicillin-Streptomycin | Gibco | # 15140-122 | |
| H20 | MilliPore | ||
| XT ALK BA | MetaSystems Sonden | # D-6001-100-OG | |
| Invitrogen | in Fluorreinheit | # D21490 | |
| SlowFade Diamond Antifade Eindeckmittel mit DAPI | Life Technologies | # S36973 | |
| EpCAM-FITC (Klon: HEA-125) | Mitenyi | # 130-080-301 | |
| Mikroröhrchen M-Tube18 | Gilupi Nanomedizin | ||
| Detektor CANCER01 EpCAM | Gilupi Nanomedizin | Funktionalisierter Draht | |
| STAR FROST Objektträger | Knittel GLÄ SER | VS1117# 076FKB | |
| SecureSlip Silikongestütztes Deckglas | GRACE BIO-LABS | # 104112 | |
| ZEISS Fluoreszenzmikroskop Axioskop | ZEISS | ||
| Nikon NIS-Elements BR 4.11.00 64 Bit Software | Nikon | BR 4.11.00 | |
| Nikon DS-QiMc 12 Bit Digitalkamera | Nikon | DS-QiMc |