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Methodenartikel

Alternative Strategie zur Analyse der in vitro Zellinvasion von 3D-Kulturen

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DOI:

10.3791/67114

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9. August 2024

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Die Invasion ist ein wichtiges biologisches Phänomen bei der Entstehung und dem Fortschreiten von Krebs. Dieser Prozess wird durch nicht-neoplastische Zellen und Bestandteile der Tumormikroumgebung beeinflusst. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine alternative Methode zur Analyse der Tumorzellinvasion in vitro mit Hilfe von dreidimensionalen (3D) Kulturen zu beschreiben.

Zusammenfassung

Die Sphäroidkultur ist ein 3D-Modell, das im Vergleich zu herkömmlichen zweidimensionalen (2D) Kulturen eine verbesserte Replikation der in vivo-Mikroumgebung ermöglicht. Die Invasion ist ein zelluläres Ergebnis, das für die Krebsbiologie von größtem Interesse ist. In diesem Protokoll haben wir eine alternative Strategie zur Bewertung der Invasion von Krebszellen in vitro entwickelt, bei der Heterosphäroide verwendet werden, die aus dem oralen Plattenepithelkarzinom (OSCC), krebsassoziierten Fibroblasten (CAF) und Monozyten bestehen. Diese Heterosphäroide zielen darauf ab, die Tumormikroumgebung (TME) nachzuahmen, einschließlich zweier relevanter nicht-neoplastischer Zelltypen neben den Krebszellen. Jeder Zelltyp wurde mit lebenswichtigen Fluoreszenzmarkern markiert, die vor der Sphäroidbildung in unterschiedlichen Wellenlängen emittierten. Nach ihrer Bildung wurden Heterosphäroide auf eine Schicht aus humaner Leiomyom-abgeleiteter extrazellulärer Matrix im oberen Kompartiment einer mikroporösen Membran ausgesät. Die Invasion wurde in der z-Achse mit Hilfe der konfokalen Mikroskopie beurteilt. Digitale Bilder wurden in den entsprechenden Fluoreszenzkanälen im Abstand von 10 μm aufgenommen, die eine Tiefe von 90 μm in der z-Achse abdecken. Die Analyse wurde mit Hilfe einer Freeware-Bildsoftware durchgeführt, indem die integrierte Fluoreszenzintensität in jedem Bild und Fluoreszenzkanal berechnet wurde. Dieser Ansatz ermöglicht eine dynamischere Analyse von Zellinvasionsmustern in einem mehrschichtigen Kontext sowie die Untersuchung der räumlichen Kolokalisation verschiedener Zelltypen während der Invasion.

Einleitung

Die Invasion ist ein Prozess, bei dem neoplastische Zellen durch die extrazelluläre Matrix in das umgebende Gewebe wandern 1,2. Mit fortschreitendem Tumor werden neoplastische Zellen immer komplexeren Mikroumgebungen ausgesetzt. Die Mikroumgebung des Tumors umfasst verschiedene Bestandteile der extrazellulären Matrix und nicht-neoplastische Zelltypen. Stromazellen, einschließlich Fibroblasten und ansässiger Makrophagen, gestalten die Mikroumgebung um, indem sie extrazelluläre Matrixkomponenten und Wachstumsfaktoren sowie Zytokine sezernieren, die wiederum die neoplastischen Zellfunktionen beeinflussen

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Protokoll

Die Verwendung von primären menschlichen Zellen wurde von der Institutionellen Ethikkommission für die Humanforschung (CAAE 57895822.0.0000.5416) der Fakultät für Zahnmedizin in Araraquara - UNESP genehmigt. Die Einzelheiten zu den Reagenzien und der in der Studie verwendeten Ausrüstung sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Vorbereitung der Zellen für die 3D-Zellkultur

HINWEIS: Alle Schritte in diesem Abschnitt müssen innerhalb einer Laminar-Flow-Haube durchgeführt werden.

  1. Erhalten Sie einzellige Suspensionen der Zellen, die das Heterosphäroid bilden.
    HINWEIS: I....

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Ergebnisse

In dieser Studie wird eine alternative Methode zur Beurteilung der Zellinvasion in vitro mit Hilfe von Sphäroiden vorgestellt, die aus verschiedenen Zelltypen bestehen. Es ermöglicht die Analyse von Zellinvasionsmustern in einem vielschichtigen Kontext und die Untersuchung der Zellkolokalisationsdynamik während der Invasion (Abbildung 1).

Die Hellfeldbilder stellen die Lokalisierung von Sphäroiden und Zellen dar, die durch dunkle/schwarze Agglomerate geke.......

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Diskussion

Dreidimensionale Sphäroidkulturen sind ein leistungsfähiger Ansatz, um verschiedene Aspekte der Zellbiologie zu untersuchen. In dieser Studie berichten wir über ein Protokoll zur Bewertung der neoplastischen Zellinvasion mit Heterospheroiden, die die Tumormikroumgebung in einem mehrschichtigen und dynamischeren Ansatz nachahmen. Diese Methode ermöglicht die Beurteilung der Kolokalisation und der Invasionsmuster in Gegenwart von nicht-neoplastischen Stromazellen.

Es gibt einige kritische Schrit.......

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Offenlegungen

Die Autoren erklären, dass sie keine Interessenkonflikte haben.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde von der São Paulo Research Foundation unterstützt (FAPESP 20/10544-1 und 20/10664-7). Einige Bilder wurden mit BioRender.com erstellt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
96 Well Bioprinting KitGreiner Bio-one  655840Magnetfeld des Sphäroidantriebs. Laufwerk halten. 96-Well-Mikrotiterplatte, zellabweisende Oberfläche
CellTrace CFSE Cell Proliferation KitInvitrogen, ThermoFisher ScientificC34554
CellTracker Red CMTPXInvitrogen, ThermoFisher ScientificC34552
CellTracker Violet BMQC DyeInvitrogen, Thermo FisherC10094
DMEMGibco, ThermoFisher Scientific31600-034
DMEM/F12Gibco, ThermoFisher Scientific12400-024
Extrazelluläre Matrix mit Myogeldoi: 10.1186/s12885-015-1944-zMix bestehend aus Myogel (2,4 mg/ml), Kollagen (0,8 mg/ml) und nicht supplementiertem Medium aus neoplastischen Zellen
FBSGibco, ThermoFisher Scientific12657-029
HydrocortisonSigmaH088
ImageJNational Institutes of HealthSoftware
Nanoshuttle-PLGreiner Bio-one657841Magnetische Nanopartikel
Nadel 23 GMedixAHMD00425 x 0,60 mm (23 G x 1)
PBS pH 7,2 (1x)Gibco, ThermoFisher Scientific2012-027
Penicillin-Streptomycin (5.000 U/ml)Gibco, ThermoFisher Scientific15070063
PipettenspitzenAxygen, Corning Inc.TF-200-L-R-SPipettenspitze mit Barriere (Filter), 200 & Mikro; L Low Retention Filter, kurz, maximale Rückgewinnung
RPMIGibco, ThermoFisher Scientific31800-022
TransWell 24 WellCostar, Corning Inc.3422Transwell Permeable Stützen 6,5 mm Einsatz, 24-Well-Platte; 0,8 & Mikro; m Polycarbonat-Membran
Zen 3.4 (blaue Ausgabe)Zeiss GroupSoftware

Referenzen

  1. Steeg, P. S. Tumor metastasis: Mechanistic insights and clinical challenges. Nat Med. 12 (8), 895-904 (2006).
  2. Friedl, P., Wolf, K. Tumour-cell invasion and migration: diversity and escape mechanisms. Nat Rev Cancer. 3, 362-374 (2003).
  3. Friedl, P., A....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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