Die Fähigkeit von Tumorzellen, sich dem umgebenden Gewebe zu entziehen und es zu verbreiten, ist ein Kennzeichen von Krebs1. Insbesondere die Tumorzellmotilität ist ein charakteristisches Merkmal maligner Tumoren, unabhängig davon, ob es sich um einen metastasierten Tumortyp wie Brust2 oder Darmkrebs3 oder einen lokal invasiven Typ wie das diffuse Gliomhandelt 4,5.
Die Bildgebung spielt eine zentrale Rolle bei der Untersuchung vieler Aspekte von Tumorzellphänotypen; Bei der Untersuchung dynamischer zellulärer Prozesse wie Migration und Invasion ist jedoch die Bildgebung lebender Zellen definitiv zu bevorzugen, wenn Veränderungen in der Morphologie und der Zell-Zell-Interaktion auftreten 6,7 und im Laufe der Zeit leichter untersucht werden können. Für die Bildgebung lebender Zellen können verschiedene optische Mikroskopiesysteme verwendet werden, vom Phasenkontrastmikroskop bis zum konfokalen Fluoreszenzmikroskop, und die Bildaufnahme über einen kurzen oder langen Zeitraum auf einem inversen Mikroskop, das mit einer Kammer zur Temperatur- und CO2 -Kontrolle ausgestattet ist, oder in High-Content-Bildanalysesystemen mit eingebauten Kammern oder alternativ in Bildsystemen, die im Inkubator sitzen können, ohne dass die Zellen während der gesamten Dauer gestört werden müssen des Experiments. Die Wahl des verwendeten Systems wird häufig von einer Reihe von Faktoren bestimmt, wie z. B. der erforderlichen Auflösung, der Länge der Gesamterfassungszeit und der Zeitintervalle, dem verwendeten Gefäßtyp und dem Durchsatz des Assays (Einkammer- oder Multi-Well-Platte), der Empfindlichkeit der verwendeten Zellen (Edel- und/oder seltene Zellen) und der Phototoxizität der Zellen, wenn Fluorophore vorhanden sind.
Im Hinblick auf die Fluoreszenzbildgebung im Live-Modus kann dies erreicht werden, indem Zellen für die Expression fluoreszierender Proteine entweder für eine stabile Expression oder als induzierbares System8 transduzierbar gemacht werden, durch transiente Zelltransfektion oder durch die Verwendung von Zellfarbstoffen, die jetzt für die Markierung lebender Zellen7, für die Verfolgung lebender Zellen sowie für die Markierung subzellulärer Organellen9 zur Verfügung stehen.
Kürzlich wurde ein nützlicher Ansatz für die Immunzytochemie lebender Zellen entwickelt, bei dem ein Antikörper, der einen Oberflächenmarker der Wahl erkennt, an ein Markierungsreagenz gebunden werden kann, und nach Zugabe zu den Kulturmedien können Zellen, die den spezifischen Marker exprimieren, leicht in Echtzeit durch Lebendzell-Bildgebung abgebildet werden. Die Visualisierung und Quantifizierung der Markerexpression unter Verwendung eines solchen Systems kann leicht erreicht werden, wenn Zellen unter zweidimensionalen (2D) Kulturbedingungen gezüchtet werden10.
In dieser Studie haben wir Protokolle für die Invasion und Migration von pädiatrischen diffusen Mittelliniengliomen (DMG)-Patientenzellen optimiert11,12. DMG sind hochaggressive Hirntumoren, die Kinder betreffen und in der überwiegenden Mehrheit mit der Treibermutation K27M in Histon-H3-Varianten assoziiert sind. DMG entstehen im Hirnstamm und in den Mittellinienregionen des Zentralnervensystems (ZNS) und zeichnen sich durch eine stark infiltrative Natur aus. Es wurde gezeigt, dass diese invasive Fähigkeit zumindest teilweise durch die intratumorale Heterogenität und die krebsstammähnlichen Merkmale von DMG-Zellen vermittelt wird7.
Zur Veranschaulichung unserer Assays wurde ein Antikörpermarkierungsreagenz (ALR) in Kombination mit einem Antikörper gegen CD44 verwendet. CD44 ist ein Transmembran-Glykoprotein und Adhäsionsmolekül, das auf Stammzellen und anderen Zelltypen exprimiert wird und mit dem Phänotyp von Krebsstammzellen und der Migration und Invasion von Tumorzellen assoziiertist 13. Die Protokolle umfassen die Probenvorbereitung, die Bildaufnahme im Hellfeld- und Fluoreszenzmodus und die Analyse auf einem Lebendzellanalysegerät, das es ermöglichte, die gesamte CD44-Expression auf der DMG-Zellmembran während der 3D-Invasion und -Migration quantitativ in Echtzeit zu messen. Die Assays ermöglichten auch die Möglichkeit, das intermittierende Fluoreszenzsignal von CD44 auf einzelnen Zellen während der Migration und Invasion sichtbar zu machen. Interessanterweise wurde auch ein Effekt des Anti-CD44-Antikörpers beobachtet, der möglicherweise als blockierender Antikörper fungiert und auch die Zellmigration und -invasion zu reduzieren schien und einen Wechsel des Invasionsmusters von einem kollektiven mesenchymalartigen zu einem eher einzelligen amöbenartigen Phänotyp zu induzieren schien.