Erfolgreicher Behandlung von Melanomen Metastasen kann durch das Übersprechen zwischen Tumorzellen sowie zwischen Tumor und nicht-transformierten Wirtszellen beeinflusst werden. Organotypischen Modelle von Krebs in Vitro zu entwickeln soll geeignete präklinische Testsysteme bereitstellen, die die 3D Organisation und Komplexität der menschlichen Melanom rekapitulieren in-vivo. Dies ermöglicht die Untersuchung der therapeutischen Wirkung auf den Tumor innerhalb einer organotypischen Umgebung und die negativen Auswirkungen auf das umliegende Gewebe der primären parallel.
Um die besten organotypischen hautmodelle zu entwickeln, ist die Qualität der PV-Zellen entscheidend. Es ist vorteilhaft, juvenile primäre Fibroblasten und Keratinozyten, zu verwenden, weil sie in der Regel weniger im Vergleich zu Erwachsenen primäre Hautzellen unterscheiden. Juvenile Haut Zellen können entweder isoliert von juvenile Vorhaut wie beschrieben im Abschnitt "Protokoll" 1-5, sondern auch werden von Firmen wie pränatale primäre Fibroblasten und Keratinozyten erworben. Wenn Kauf, ist es notwendig, Bestellung Zellen von verschiedenen Spendern Spender-spezifische Ergebnisse, z.B.für Drogen Empfindlichkeit zu vermeiden. Das gesamte Protokoll wird als ein Schema in Abbildung 3dargestellt.
Qualitätskontrolle von 3D Full-Haut-äquivalenten erfordert immunhistochemische Analyse. Ein erster Eindruck erhalten Sie durch die Hämatoxylin-Eosin (H & E) Färbung von Paraffin eingebettet Abschnitte (3 µm). Detaillierte Analyse der Qualität der epidermalen Differenzierung und Bildung von der Basallamina zwischen Dermis und Epidermis erfordert immunhistochemische Analyse mit spezifischen Antikörpern gegen einen epidermalen Schichtung-Marker. Dies ermöglicht Unterscheidung zwischen undifferenzierte, hoch proliferativen Zellen liegt in der Nähe der Basalmembran und sehr differenziert und keratinized Zellen an das Stratum Corneum durch die Bildung von epidermalen Schichten dazwischen . Dargestellt durch immun-histologische Färbung (Abbildung 4), Differenzierung der Keratinozyten in der Epidermis ähnlich wie normale Haut erzielt werden konnten: vor allem die undifferenzierten Zellen aus den unteren epidermalen Schichten (Schicht Basale und Stratum Spinosum) positiv für Keratin 14, färben, während die differenzierteren Zellen aus den supra basalen Schichten (Stratum Granulosum und Stratum Corneum) 10 und Involucrin positiv für Keratin färben. Dementsprechend konnte die Filaggrin Färbung nur in hoch differenzierten Zellen des Stratum corneumsbeobachtet werden. Am wichtigsten ist, zeigt Laminin 5 Färbung, dass eine Basallamina generiert wurde, um mit dermalen Abteil des kunsthaut rekonstruieren physiologisch der epidermalen verbinden. Dies beweist, dass eine Verbindungstür organotypischen Mikroumgebung Host Melanomzellen oder Sphäroide für physiologische und pathophysiologische Analyse generiert wurde.
Zum Zwecke der Melanom-Drogen-Screening, können einzelne Melanomzellen auch in der Dermis volle Haut äquivalente erlauben de Novo Melanom Nest Bildung18,19integriert werden. Daher sind Melanomzellen kombiniert mit primäre Fibroblasten in einem Verhältnis von 5:1, zusammen mit 200 X g für 5 min zentrifugiert und Nukleinsäuretablette in GNL vor dem Vermischen mit Kollagen. Infolgedessen bilden die Melanom-Zelle-Nester spontan in der dermalen Kompartiment. Unserer Erfahrung nach phase nur Zellen des metastasierten Wachstums Form richtige Nester, im Vergleich zu Melanomzellen RGP oder VGP15. Ein großer Nachteil dieser Art von Modellen die Tatsache, die die Anzahl und Größe der Melanom-Nester gebildet können nicht vorhergesagt werden ist, variieren zwischen den einzelnen Haut rekonstruiert, unabhängig von jeder Behandlung. Zum Beispiel können 1.000 Zellen ausgesät in der dermalen Fach 10 Nester bestehend aus 100 Zellen oder 100 Nester, bestehend aus 10 Zellen jeweils (Abbildung 5) gewinnen. Diese biologischen Variablen präsentieren mit drei Mängel: Erstens die Anzahl und Größe der Melanom-Nester gebildet sind unvorhersehbar; Zweitens die Metastasen in Vivo sind meist größer als Melanom Nester und zeigen vielfältige komplexer Intra-Tumor; und drittens durch die begrenzte Lebensdauer der Tumor-Nest Modelle Behandlung wird frühzeitig eingeleitet, und folglich eher hemmt Tumor Auswuchs statt verursacht Rückbildung von bestehenden Tumor Nester.
Um diese Einschränkungen organotypischen Melanom Sphäroid hautmodelle überwinden kann generiert werden. Durch die Kultivierung 250 metastasierendem Melanom Zellen in einer hängenden für 14 Tage20fallen, werden Sphäroide reproduzierbar erzeugt bestehend aus lebensfähigen Melanom, die Zellen präsentiert einen kompakten Aufbau mit einem Enddurchmesser von etwa 500 µm imitiert nicht durchblutet Tumor-Knoten, Mikro-Metastasen oder Inter Kapillare Mikro Regionen von soliden Tumoren21,22. In der Regel Melanom-Zell-Linie eignet sich für die Generation der Sphäroide über das HÃ ¤ ngen drop-Methode; Allerdings Zellen abgeleitet weiter fortgeschritten metastasiertem Tumor Stadien Form fester Sphäroide verglichen mit Zelllinien aus Fortschreiten Anfangsphase, z. B.die RGP.
Für einige Zellen ist es vorteilhaft für richtige Sphäroid Bildung zur Verbesserung der Viskosität der hängenden Tropfen Kulturmedium. Dies kann durch die Zugabe von 10-50 % Methylcellulose auf dem Kulturmedium erreicht werden. Für die Methylcellulose Stammlösung Autoklaven 1,2 g Methyl-Zellulose zusammen mit einer magnetischen rühren Bar in einer 100 mL-Glasflasche. Hinzufügen von 100 mL vorgewärmten (60 ° C) Medium und rühren für 20 min bei Raumtemperatur und eine weitere 1-2 h bei 4 ° c Die Stammlösung für 2 h bei 5.000 x g zentrifugieren und viskosen Überstand bei 4 ° C bis zu seiner Verwendung zu speichern.
Ordnungsgemäße Validierung von volle Haut Melanom Sphäroid Modellen erfolgt durch die Tatsache, dass eine definierte Anzahl von Melanom Sphäroide können - zumindest statistisch gesehen - in der dermalen Fibroblasten/Kollagen integriert werden, die ich am 1. Tag des Haut-Modellbau, Gerüst ermöglicht Sie während der epidermalen Differenzierung für 25-27 Tage gemeinsam zu entwickeln. Die Ausbeute an Sphäroide kann direkt nach der Aussaat, analysiert werden, weil Sphäroide erscheinen als weiße Flecken innerhalb der transparenten dermal gel und ohne Vergrößerung Gerät (Abbildung 2) gesehen werden können. Dadurch entsteht eine 3D Hautmodell, dass Häfen Reife Melanom Sphäroide, die kultivierten in Vitro für insgesamt ca. 42 Tage, zeigt das höchste Niveau der Intra-Tumor war-Differenzierung15 Zell.
H & E Färbung der Haut Melanom Sphäroid Modell zeigt die histologischen Erscheinungsbild und zelluläre Verteilung von Melanom Sphäroide sehr ähnlich dem menschlichen Melanom nicht durchblutet Haut Metastasen in Vivo15 (Abbildung 6 zu ). Zwei Subpopulationen von Melanomzellen sind unter diesen Bedingungen deutlich zu unterscheiden: einer peripheren wuchernden Subpopulation und einer zentralen Subpopulation, hauptsächlich bestehend aus geschrumpft, Apoptotic oder nekrotischen Zellen bilden die so genannte "nekrotische" Zentrum. -Proteins Leben und vermehren Subpopulationen detektiert werden mit Antikörpern gegen die Verbreitung Marker KI-67, während Zellen des nekrotischen Center von TUNEL-Färbung15visualisiert werden können. Diese besondere Verteilung der Tumor Zelle Subpopulationen gerechtfertigt ist durch die Sphäroid Größe (≥500 µm), durch einen Mangel an Nährstoffen und Sauerstoff im zentralen Teil denen katabolen Abfall ansammelt. Nach dem Protokoll, sofern hier die Generierung von eine zuverlässige und reproduzierbare organotypischen erlaubt eingebettet voll Dicke Menschenhaut Modell mit menschlichen Melanom Sphäroide, die menschlichen Melanom Haut Metastasen zu imitieren. Anwendungen von diesem Modell gehören Drogentests, screening von Toxinen, kosmetische Substanzen beeinflussen oder laser-Therapie auf Melanom Auswuchs und Behandlung.

Abbildung 1 : Anbau von 3D organotypischen Haut rekonstruiert untergetaucht mit Medium und an der Grenzfläche Luft-Flüssigkeit. Am Tag 0, die primären Keratinozyten auf der Oberseite der dermalen Kompartiment bestehend aus primären Fibroblasten entkernt sind eingebettet in eine Kollagen-Typ ich Matrix. 3D Haut rekonstruiert kultiviert mit EGM für 7 Tage unter Wasser zu bleiben, trennen Sie die Insert-Wand und schrumpft. Am Tag 8 sind die Einsätze auf 6-Brunnen übertragen und an der Luft-Flüssigkeit-Schnittstelle erlauben epidermalen Schichtung kultiviert. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 2 : Melanom Sphäroide eingebettet in das dermal Fach als weiße Flecken erscheinen. Während der Vorbereitung der dermalen Fachs des 3D Haut rekonstruieren, eine definierte Anzahl von Melanom Sphäroide Fibroblasten Kollagen Typ hinzugefügt werden kann mischen ich. Sobald das dermale Gel gelegt hat, werden Melanom Sphäroide als weiße Flecken sichtbar.

Abbildung 3 : Schema der 3D organotypischen Haut Modellbau. Die Hautprobe Fettgewebe entfernen und in kleine Stücke schneiden. Inkubation mit Dispase Lösung über Nacht bei 4 ° C erleichtert die Trennung der Epidermis von der Dermis. Isolierte primäre Fibroblasten und Keratinozyten sollte separat angebaut und zwischen Durchgang 4-6 und 3-4, bzw. verwendet werden. Anschließend kann die Generierung des Modells 3D Haut wie im Protokoll beschrieben vorgehen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 4 : 3D organotypischen Haut rekonstruiert zeigen eine Differenzierung Ebene ähnlich wie normale menschliche Haut. Paraffin Abschnitte Haut äquivalente (A) im Vergleich zu normalen menschlicher Haut (B) waren für den Ausdruck der Keratine 14 gefärbt (rot: λex 554 nm; λEm 568 nm) und 10, Involucrin (grün: λex 490 nm; λEm 525 nm ), Filaggrin (grün: λex 490 nm; λEm 525 nm), und Laminin 5 (grün: λex 490 nm; λEm 525 nm), und mit einem konfokale Fluoreszenzmikroskop analysiert. Zellkerne wurden visualisiert durch DAPI-Färbung (blau: λab 340 nm; λEm 488 nm). Immunhistochemische Untersuchung der 3D Full-dicke Haut äquivalente offenbarten richtige epidermalen Schichtung getrennten Schichten der Epidermis bildet, wie in der normalen menschlichen Haut zu sehen. Während Zellen aus den unteren epidermalen Schichten für Keratin 14 positiv gefärbt, unterschieden je mehr Zellen von der supra-Basalschicht zeigte Keratin 10 und Involucrin Färbung. Hoch differenzierte Zellen in der Nähe des Stratum corneums ausgedrückt Filaggrin. Laminin 5 Färbung zeigt, dass eine Basallamina erzeugt wird, um physiologisch der epidermalen dermalen Kompartiment (niedrigste Panel) herstellen. Diese Zahl wurde von Voersmann Et Al. übernommen 15 mit Erlaubnis. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 5 : Die Anzahl und Größe der spontan gebildeten Melanom Nester können nicht vorhergesagt werden. De Novo Melanom Nest Bildung im dermalen Fach der volle Haut Mittel erreicht werden können, durch Mischen einer definierten Anzahl von Melanom-Zellen mit primäre Fibroblasten zum Einbetten von beiden Zelltypen in Kollagen Typ ich Matrix. Die Anzahl und Größe der spontan gebildeten Melanom Nester können nur von einer Reife 3D Haut rekonstruieren nach ca. 21 Tagen analysiert werden. Wie abgebildet aus zwei Proben (A) und (B), die Zahlen und die Größen der Melanom-Nester variieren zwischen den einzelnen Haut rekonstruiert. Infolgedessen ist es schwierig, diese Modelle zu validieren und die therapeutische Wirkung vorherzusagen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 6 : Melanom Sphäroide integriert Haut äquivalente rekapitulieren Hauptmerkmale des menschlichen kutanen Melanom Metastase. H & E gefärbt Paraffin Abschnitte des Tumors Sphäroide eingebettet in Haut äquivalente offenbart Sphäroide Hauptmerkmale mit nicht durchblutet menschlichen kutanen Melanom Metastasen in Vivozu teilen. Zwei Subpopulationen von Zellen sind deutlich erkennbar: eine periphere lebenden Subpopulation und zentrale Subpopulation, hauptsächlich bestehend aus geschrumpft, Apoptotic oder nekrotischen Zellen, die "nekrotische" Zentrum. Diese Verteilung der Tumor Zelle Subpopulationen garantiert der Sphäroid-Größe. Diese Zahl wurde von Voersmann Et Al. modifiziert 15 mit Erlaubnis. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.