Name: L’acide hyaluronique basée Hydrogels pour 3-Dimensional Culture de cellules de glioblastome dérivé de Patient (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-24T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: Découvrez la culture 3D de cellules de glioblastome dérivées de patient à l'aide d'hydrogels d'acide hyaluronique. Cette méthode préserve les caractéristiques tumorales et permet d'étudier les mécanismes de résistance aux traitements.

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Ce travail a été soutenu financée par les NIH (R21NS093199) et prix de l’ARC de l’UCLA 3R. Nos remerciements vont au laboratoire du Dr Harley Kornblum pour la fourniture des lignées de cellules HK301 et HK157. Nous remercions également UCLA tissu pathologie Core laboratoire (TPCL) cryosectioning, laboratoire central de Advanced Light microscopie/spectroscopie (ALMS) dans California Nanosystems Institute (CNSI) à UCLA pour une utilisation de la microscopie confocale, UCLA Crump Institute for Imagerie moléculaire pour l’utilisation de système d’imagerie IVIS, UCLA moléculaire Instrumentation Center (MIC) pour prévoyant la fourniture d’instrumentation pour l’écoulement de spectroscopie par résonance magnétique et écoulement Cytometry Core dans Jonsson complets Cancer Center (CMCD) à l’UCLA cytométrie en flux.

Tous les tissus humains collection étapes ont été effectuées en vertu de protocoles approuvés sur le plan institutionnel.
1. Thiolation d’acide hyaluronique
Remarque : Rapports molaires sont précisées en ce qui concerne le nombre total de groupes carboxylate, sauf indication contraire.
<ol><li>À 10 mg/mL dans de l’eau déionisée, distillée (DiH2O) en autoclave stérilisé, erlenmeyer de 250 mL, dissoudre 500 mg de hyaluronate de sodium (HA, 500-750 kDa). Agiter la solution (~ 200 tr/min) à température ambiante pendant 2 heures dissoudre entièrement HA. Utiliser une barre de remuer et plaque d’agitation magnétique pour maintenir la réaction en remuant au cours de la procédure thiolation.</li>
	<li>À l’aide de 0,1 M d’acide chlorhydrique (HCl), ajuster le pH de la solution HA à 5,5. Peser avec 69,6 mg (0,25 x rapport molaire) de 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC). Remarque : Bien qu’EDC non dissous peut être ajouté directement à la solution HA, il est généralement plus facile à dissoudre EDC tout d’abord dans 1 mL de DiH2O et puis ajouter rapidement la solution d’EDC à la solution HA. Avant dissolution dans 1 mL de DiH2O peut également être fait avec N-hydroxysuccinimide (NHS) et cystamine dihydrocholoride avant d’ajouter à la réaction aux étapes 1.3 et 1.4.</li>
	<li>Ajouter 17,9 mg (0,125 x rapport molaire) de NHS pour la réaction. Ajuster le pH de la solution de réaction à 5,5 avec 0,1 M HCl et incuber la réaction à la température ambiante pendant 45 minutes.</li>
	<li>Ajouter 70,0 mg (0,25 x rapport molaire) de dichlorhydrate de cystamine dans la solution de la réaction. 0,1 M d’hydroxyde de sodium (NaOH) permet d’ajuster le pH à 6,25. Incubez la réaction à la température de la pièce pendant la nuit tout en remuant.</li>
	<li>Le jour suivant, utilisez 1 NaOH M pour ajuster le pH de la solution de réaction d’environ 8. Ajouter 192 mg (4 x rapport molaire) de dithiothréitol (DTT) à la réaction. Ajuster le pH à 8 après addition de la TNT et laisser remuer pendant 1 à 2 heures à température ambiante.</li>
	<li>1 M HCl permet d’ajuster le pH à 4. Transférer le mélange réactionnel ensemble dans la membrane de dialyse préalablement trempées (seuil de poids moléculaire autour de 13 kDa) et de dialyser contre DiH2O préalablement ajusté à pH 4. Remarque : Le volume du DiH2O pour la dialyse doit être au moins 40 fois le volume de la solution HA réagie (p. ex., 50 mL d’échantillon dans 2 L de DiH2O, pH 4).</li>
	<li>Remplacer la solution de dialyse (DiH2O, pH 4) deux fois par jour pendant 3 jours à température ambiante.</li>
	<li>Filtrer la solution dialysée à travers une membrane de 0,22 µm, filtre pilotée par le vide. Flash gel solution de THIOLÉS HA dans l’azote liquide. Utilisez un lyophilisateur pour congeler les échantillons secs sur 2 jours. THIOLÉS HA sous forme sèche peut être conservée dans un dessicateur sous vide à-20 ° C pendant au moins 6 mois.</li>
	<li>Pour déterminer le degré de thiolation, utiliser le test de Ellman et/ou proton NMR spectroscopy30,31.</li>
</ol>2. préparation des matériaux de réticulation
<ol><li>Dissoudre THIOLÉS HA à la concentration désirée (dans cet exemple, 13,3 mg/mL) dans une solution saline tamponnée HEPES (HEPES de 20 mM dans un tampon salin sel équilibrée (HBSS) de Hank ajusté entrent dans un pH de 8-9) dans un flacon ambré pour minimiser l’exposition à la lumière ambiante. Conserver la solution en remuant constamment. NOTE : Formation des ponts disulfures entre les thiols conjugués à HA peut se produire si le pH est supérieur à 8, concentration de la solution est trop élevée, ou la solution est laissée en brassant pendant trop longtemps avant de gélification. Pour éviter ce problème, utilisez inférieures à 15 mg/mL de THIOLÉS HA et dissoudre THIOLÉS HA dans les 2 heures de formation d’hydrogels.</li>
	<li>Dissoudre 4-bras-cheville-maléimide (PEG-Mal, 20 kDa) et 4-bras-cheville-thiol (PEG-thiol, 20 kDa) en tampon phosphate salin (PBS), pH 7.4, à préparer les 50 mg/mL de solutions PEG-Mal et PEG-thiol. Remarque : Il faut au moins 1 heure pour dissoudre entièrement réactifs PEG.</li>
	<li>Si vous ajoutez des peptides dérivés ECM, dissoudre les peptides contenant de cystéine dans du PBS à préparer une solution. Remarque : Utilisez une concentration stock de 2 à 4 mM.</li>
	<li>Caoutchouc de silicone de trempage moule dans de l’éthanol au moins 20 min pour les nettoyer, puis autoclave pour la stérilisation.</li>
</ol>3. Hydrogel réticulation et l’Encapsulation de cellules
Remarque : à titre d’exemple, l’encapsulation de quatre personne, 80 µL hydrogels avec 0,5 % (p/v) HA et le module de compression de 1 kPa Voici décrit3. Se reporter au tableau 1 pour les recettes d’exemple qui donnent des hydrogels avec différentes propriétés : deux hydrogels incorporant l’intégrine-liaison peptide RGD et deux hydrogels incorporant des casquettes de cystéine comme témoin négatif pour l’activité de peptide. Concentration de cellules GBM patient issues de semis sont de 500 000 cellules/mL.
<ol><li>Diluer la solution stock PEG-Mal (50 mg/mL, de l’étape 2.2) à 12,5 mg/mL en ajoutant 40 µL de la solution mère à 120 µL PBS. Diviser la solution diluée en deux tubes de microcentrifuge de 1,5 mL pour que chaque tube a 80 µL.</li>
	<li>Ajouter 16 µL de solution RGD (2,8 mM, à l’étape 2.3) à un tube de stock et 16 µL de solution stock de cystéine (2,8 mM, à l’étape 2.3) dans le deuxième tube. Vortex pour mélanger. Placer les solutions PEG-Mal-RGD ou PEG-Mal-CYS sur la glace jusqu'à l’utilisation à l’étape 3.9. Remarque : La procédure décrite ici hydrogels de rendements avec ~ 140 µM de peptide. Cela équivaut à environ 1 sur chaque 8 bras de PEG disponibles sont occupés avec un peptide. Cela peut varier en modifiant le rapport molaire de cystéine se terminant par des peptides aux groupes maléimide disponible. En général, une concentration maximale de 280 µM du peptide est possible tout en laissant un nombre suffisant de groupes maléimide disponibles par réticulation de l’hydrogel.</li>
	<li>Diluer la solution mère de PEG-thiol (50 mg/mL, de l’étape 2.2) à 5 mg/mL en mélangeant 4 µL de 50 mg/mL de solution mère à 36 µL de PBS. Ajouter 120 µL de THIOLÉS dissous, HA à l’étape 2.1 au mélange. Remarque : Les Solutions de HMW HA sont très visqueuses. Ainsi, nous recommandons l’utilisation de pointe de l’échelle-orifice micropipette pour transférer des solutions. Pipette lentement pour éviter la solution de coller aux parois de la pointe d’une micropipette et d’améliorer la précision des mesures.</li>
	<li>Placer les moules propres et secs (préparés à l’étape 2.4) dans chaque puits d’une plaque de 12 puits traitée sans culture tissulaire. En utilisant la fin propre et émoussée d’un embout de la pipette, appuyez sur le gel de moule et la double vérification étanchéité entre les moules et le bas de la plaque bien. Remarque : Vérifiez le joint à nouveau juste avant l’encapsulation pour éviter les fuites.</li>
	<li>Passage des cellules cultivées de GBM, se dissocient de cellules individuelles et déterminer la concentration cellulaire comme décrit plus haut3. Remarque : Certaines lignes GBM ne peuvent être dissociés de cellules individuelles. Dans ce cas, gliomaspheres entier peut être encapsulé. Cependant, préparer monocellules dissociées après comptage de cellules précises pour améliorer la reproductibilité. Le protocole de gliomasphere passage varie selon les différents laboratoires et beaucoup d'entre eux sont probablement compatible avec encapsulation d’hydrogel.<ol>
<li>(Recommandé) Centrifugeuse gliomaspheres à 500 g pendant 5 min. Retirez le surnageant et ajouter 1 mL d’enzyme de dissociation cellulaire dans le culot. Puis, incuber pendant 5 min, en tapotant doucement le tube pour agiter.</li>
		<li>Ajouter 4 mL de milieu de culture complet (50 ng/mL EGF, 20 ng/mL FGF-2, 25 µg/mL héparine, G21 supplément et le 1 % pénicilline/streptomycine en DMEM/F12) aux cellules.</li>
		<li>Centrifuger à nouveau à 500 g pendant 5 min et retirer le surnageant. Enfin, resuspendre le culot dans 1 mL de milieu complet et passer la suspension de cellules à travers un tamis de cellule de 70 µm. Lavage (recommandé) la passoire avec une autre 4 mL du milieu complet afin de maximiser le nombre de cellules récupérées.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Estimation de la concentration des cellules dans la suspension à l’aide d’un hémocytomètre. Diviser la suspension cellulaire en 2 tubes à centrifuger, où chaque tube contient ~ 80 000 cellules. Centrifuger à 500 g pendant 5 min ; en règle générale, 80 000 cellules composeront 2 80 µL hydrogels.</li>
	<li>Retirez le surnageant et remettre en suspension une boulette dans 80 µL de solution de PEG-MAL-RGD et une deuxième boulette dans 80 µL de solution de PEG-MAL-CYS (préparée à l’étape 3.1).</li>
	<li>Utilisant un 200 µL, pointe large-orifice micropipette, administrer 40 µL de solution HA (à partir de l’étape 3.3 ci-dessus) dans chaque moule de silicone de caoutchouc (tel qu’établi à l’étape 3.4).</li>
	<li>En utilisant un 200 µL, pointe large-orifice micropipette, mélanger les 40 µL de PEG-MAL-CYS ou solution cellulaire PEG-MAL-RGD avec la solution HA dans le moule. Pipetter monte et descend rapidement, pas plus de 10 fois. Répétez pour chaque culture de gel en cours d’élaboration. Remarque : Cette étape prend pratique, étant donné que la gélification initiale se produit rapidement (moins de 30 s). Pipetter en haut et en bas tout en déplaçant la pointe à différents endroits dans des moules pour assurer un mélange même. Gardez toujours la pointe sous le niveau de liquid pour éviter la formation de bulles d’air. Ne mélangez pas la solution trop autant de fois que le gel peut obtenir formé à l’intérieur de la micropipette tip. PEG-MAL-CYS et PEG-MAL-RGD peuvent être combinés à des proportions variables pour obtenir la concentration désirée du peptide RGD.</li>
	<li>Placer la plaque du puits contenant les cellules encapsulées gel dans un incubateur de culture cellulaire de 37 ° C pendant 5-10 minutes assurer l’achèvement de la réaction.</li>
	<li>Ajouter 2 à 2,5 mL de milieu de culture dans chaque puits avec des gels formés. Utilisez une solution stérile, pointe de pipette 2 µL ou micro-spatule, séparer délicatement le moule et le gel. Pré-stérilisés forceps permet de retirer le moule de la plaque bien. Placer la plaque bien retour à incubateur de cellules (37 ° C et 5 % CO2) pour la culture et les expériences futures. Remarque : Tirer le moule verticalement vers le haut pour éviter de nuire à des cultures de gel. En général, moyenne dans les cultures de gel doit être remplacé tous les 3-4 jours. Prendre soin de ne pas pour aspirer les hydrogels lors du retrait moyen. S’il s’agit d’un problème, nous recommandons d’utiliser une pipette en plastique. Si la bioluminescence imaging pour suivre le nombre de cellules est planifiée, cellules GBM doivent être transduites avec lentivirus encodage constitutivement expression luciférase avant encapsulation, comme précédemment décrit3. Pour l’imagerie de la bioluminescence, ajouter 1 mM de D-luciférine de milieu de culture 1 h avant l’imagerie luminescence.</li>
</ol>4. lysate préparation pour éponger occidental
<ol><li>Faites refroidir tubes de microcentrifuge de 1,5 mL sur la glace (1 par échantillons de gel). Cool centrifuger à 4 ° C.</li>
	<li>Retirer les plaques bien moyen. Transfert de gels dans des tubes de microcentrifuge prérefroidies.</li>
	<li>Ajouter 100 µL de tampon RIPA avec des inhibiteurs de protéase/phosphatase 1 x.</li>
	<li>À l’aide d’une seringue de 1 mL avec une aiguille de 20 G, briser le gel en poussant le mélange entier par l’intermédiaire de l’aiguille au moins 20 fois.</li>
	<li>Flash de spin à l’aide de microcentrifuge haut banc et replacez l’échantillon sur la glace.</li>
	<li>Vortex échantillons brièvement toutes les 5 min pour un total de 20 min.</li>
	<li>Centrifuger les échantillons à 14000 x g pendant 15 min à 4 ° C.</li>
	<li>Transférer le surnageant à tubes de microcentrifuge de nouveau, préalablement réfrigérées et conserver à-20 ° C (courte durée) ou et -80 ° C (long terme). Effectuer l’électrophorèse sur gel à l’aide de procédures standards, comme décrit précédemment3.</li>
</ol>5. extraction des cellules individuelles de Cultures d’Hydrogel pour cytométrie en flux
<ol><li>Supprimer la culture gel médium et transfert (de l’étape 3.11) dans un tube de microtubes de 1,5 mL.</li>
	<li>Incuber le gel avec 500 µL d’enzyme dissociation cellulaire (p. ex., TrypLE Express) à 37 ° C pendant 5 min, parfois effleurant le tube à agiter.</li>
	<li>Transférer le mélange dans un tube à centrifuger 50 mL à 5 mL de milieu complet. Placer le tube sur la glace.</li>
	<li>Attacher une aiguille de 20G sur une seringue de 10 mL. Tirez doucement la suspension de cellules verticalement à travers l’aiguille 8 fois.</li>
	<li>Traversent le mélange 70 µm crépine de cellule dans un nouveau tube de centrifuger de 50 mL. Appliquer 5 mL de milieu complet supplémentaire à travers la passoire pour recueillir les cellules restantes.</li>
	<li>Centrifuger l’échantillon à 400 g pour 5 min. Retirez le surnageant et Resuspendre le culot dans un tampon souhaité pour la cytométrie en flux (à l’aide de protocoles standard3).</li>
</ol>6. la cryoconservation des Hydrogels pour le sectionnement
<ol><li>Retirez moyen du gel des cultures (de l’étape 3.11).</li>
	<li>Incuber les cultures de gel avec 2 mL de paraformaldéhyde à 4 % (PFA) à 4 ° C durant la nuit. ATTENTION : PFA est toxique et doit être manipulé avec soin.</li>
	<li>Le lendemain, retirer la PFA. Ajouter 2 mL de 5 % de sucrose dans du PBS aux gels et incuber pendant 1 heure à température ambiante.</li>
	<li>Remplacez 5 % solution sucrée avec 2 mL de 20 % de sucrose dans du PBS et incuber pendant 30 minutes.</li>
	<li>Remplacer une solution de saccharose avec 2 mL de frais 20 % de sucrose dans du PBS et incuber pendant un 30 min supplémentaire.</li>
	<li>Pour la troisième fois, remplacer la solution de saccharose avec 2 mL de frais 20 % de sucrose dans du PBS. Incuber une nuit à 4 ° C.</li>
	<li>Préparer 20 % de sucrose dans composé de température de coupe optimale (OCT). Remarque : En raison de la viscosité de l’OCT, dissolution du saccharose peut prendre un certain temps (jusqu'à pendant la nuit). Nous vous recommandons de mettre le mélange dans un shaker, verser au cours de la dissolution de maintenir l’agitation.</li>
	<li>Le lendemain, enlever la solution de sucrose à 20 % et verser doucement le 20 % de saccharose en solution OCT sur le gel. Assurez-vous de recouvrir le gel entier. Incuber à 4 ° C pendant 3 h.</li>
	<li>Transférer le gel dans le centre d’un enrobage moule à l’aide d’une spatule large et plate ; Cela doit être fait soigneusement pour éviter d’endommager le gel.</li>
	<li>2-Méthylbutane cool à l’intérieur d’une enceinte avec un excès de glace sèche.</li>
	<li>Remplissez le moule d’encastrement avec OCT pur (sans saccharose). Remplir juste sous le bord supérieur du moule.</li>
	<li>Congeler l’échantillon hydrogel par immersion dans refroidi 2-Méthylbutane et puis passez à la section.</li>
	<li>Section de l’échantillon à l’aide d’un cryostat ; épaisseur de coupe de 10-18 µm et sectionnement de température de-26 ° C est recommandée.</li>
	<li>Exécuter immunostaining standard procédures sur la culture de gel sectionné, comme précédemment décrit3. NOTE : PFA est connu irritant et cancérigène. Veuillez manipuler et l’éliminer PFA selon les règlements et les normes locales en vigueur.</li>
</ol>7. Extraction de l’ARN total des échantillons en Hydrogel
Remarque : Ici, nous décrivons un protocole à l’aide d’un film publicitaire nécessaire (voir la Table des matières) pour extraire l’ARN total d’hydrogel mis en culture des cellules. Les tampons et tous les documents sont disponibles dans le kit utilisé.
<ol><li>Enlever le milieu de culture. Utiliser une pipette de transfert P1000 avec le bout de l’échelle-alésage pour transférer la culture hydrogel dans tube microtubes de 1,5 mL.</li>
	<li>Ajouter 350 µL de tampon RLT à la culture de l’hydrogel.</li>
	<li>À l’aide d’une aiguille de 20 G, attachée à une seringue de 1 mL, râpez le gel en poussant le mélange entier par l’intermédiaire de l’aiguille au moins 20 fois.</li>
	<li>Transférer le mélange dans une colonne homogénéisateur placée dans un tube de prélèvement de 2 mL. Centrifuger à 13 000 x g pendant 2 min.</li>
	<li>Transvaser le surnageant dans un tube de microcentrifuge propre de 1,5 mL. Veillez à ne pas déranger le précipité de gel au fond.</li>
	<li>Mélanger l’échantillon lysat avec 350 µL d’éthanol à 100 %. Transférer tout l’échantillon dans un endroit de colonne (à partir de la trousse) de spin dans un tube de prélèvement de 2 mL. Centrifuger pendant 1 min à 13 000 x g.</li>
	<li>Pour les étapes suivantes pour la purification de RNA pour PCR, suivre le protocole général fourni par le fabricant du kit. Remarque : Une fois que l’ARN est extrait, les protocoles normalisés pour l’ACP peuvent être utilisés.</li>
</ol>

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</ol>

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun intérêt financier concurrentes.

Génération de données reproductibles à l’aide de ce système de culture 3D nécessite : 1) conforme au lot thiolation de HA, 2) pratique pour atteindre efficace de mélange de précurseurs de l’hydrogel et de manipulation d’hydrogel pour éviter d’endommager les cultures et 3) optimisé ensemencement densité pour chaque lignée cellulaire utilisée.
Lorsqu’un pourcentage d’un poids particulier de HA est souhaitable dans l’hydrogel, le degré de thiolation d’HA détermine la densité de réticulation. Nous...

Systèmes en trois dimensions (3D) culture récapitulent les interactions entre les cellules et leur matrice extracellulaire environnante (ECM) dans les tissus natifs mieux que leurs deux dimensions (2D) homologues1,2. Avancées en génie tissulaire ont donné lieu à des plates-formes de culture sophistiquée, 3D qui permettent une enquête contrôlée 1) Comment chimiques et physiques des composants des comportements cellulaires de matrice microenvironnement affect et 2) l’efficacité de nouvelles thérapeutiques stratégies pour un certain nombre de maladies, y compris les cancers2. Alors que les modèles in vitro ne peuvent tenir compte des facteurs systémiques, telles que les signaux endocriniens et immunitaires et donc ne peut pas remplacer complètement les modèles in vivo , ils offrent plusieurs avantages dont la reproductibilité, contrôle expérimental, abordabilité et vitesse. Nous décrivons ici l’utilisation d’hydrogels cerveau-mimétiques dans lequel 3D des cultures de cellules de tumeur de cerveau dérivée de patient capturent beaucoup d’aspects de la physiologie de la tumeur, en particulier, la dynamique d’acquisition traitement résistance3. Par rapport aux autres méthodes in vitro , ces cultures mieux représentent in vivo les modèles de la tumeur et les observations cliniques3.
Glioblastome (GBM) est le cancer le plus fréquent et mortel originaires dans le cerveau, avec une médiane de survie de seulement 1 à 2 ans4,5. Ces dernières années, de nombreuses études ont porté sur l’influence de l’environnement matriciel tumeur dans GBM6,7,8. L’ECM de cerveau unique a été signalée à affecter la résistance thérapeutique6,7,8,9,10,11 , prolifération et la migration cellulaire GBM , 12. l’acide hyaluronique (HA) est un abondant glycosaminoglycanes (GAG) dans le cerveau, où elle interagit avec les autres GAGs et protéoglycanes pour former un hydrogel-comme maille13. De nombreuses études ont rapporté HA surexpression dans les tumeurs GBM et ses effets subséquents sur cancer progression8,9,13,14,15,16 ,,17. Autres composants ECM affectent également GBM tumeur croissance et invasion6,7,15,18. Par exemple, la fibronectine et la vitronectine, qui sont généralement surexprimés dans GBM, induisent hétérodimérisation des intégrines surface cellulaire en se liant à la séquence « RGD » et lancer des cascades de signalisation complexes qui favorisent la survie de tumeur19 ,20,21. En plus d’influences biochimiques, les propriétés physiques de la matrice de tissus affectent également GBM progression22,23.
Acquisition continuelle de la résistance aux traitements est l’un des principaux moteurs du GBM létalité4. Médicaments, montrant des résultats prometteurs dans des modèles 2D ou gliomasphere n’ont pas réussi dans les études animales et cas cliniques3, indiquant que les effets des facteurs micro-environnementales ont contribué significativement à GBM tumeur réponse1. Alors que les modèles animaux peuvent fournir un 3D, physiologiquement approprié microenvironnement aux cellules de patients initialement et générer des résultats cliniquement pertinents24,25, la complexité du cerveau microenvironnement en vivo rend difficile de déterminer quelles fonctionnalités, y compris les interactions cellule-matrice, sont des résultats biologiques clés spécifiques. Identification de nouvelles cibles thérapeutiques bénéficieront de l’utilisation des plateformes de culture simplifiée dans laquelle sont définies des propriétés biochimiques et biophysiques.
Contrairement aux modèles de biomatériau rapportées antérieurement des GBM tumeur microenvironnement26,27 qui n’ont pas atteint de vrai contrôle orthogonaux sur spécificités biochimiques et physiques de l’ECM, la plate-forme de biomatériau signalés ici permet le découplage des contributions de plusieurs fonctions indépendantes pour phénotype cellulaire GBM. Nous présentons ici un système axée sur les HA, orthogonalement accordable, hydrogel pour 3D culture de cellules dérivées de patient GBM. Hydrogels sont formés à partir de deux composants de polymère : HA 1) biologiquement actif et 2) biologiquement inerte de polyéthylèneglycol (PEG). PEG est un matériau biocompatible et hydrophile utilisé avec adsorption hypoprotidique et immunogénicité minimes28. Ici, environ 5 % des portions acide glucuronique sur les chaînes de HA sont fonctionnalisés avec des groupements thiol pour permettre la réticulation à une 4-bras-cheville commercialement disponible dernière mise à jour maleimides par l’addition de Michael-type. Dans sa forme la plus commune dans le corps, HA existe dans les chaînes de masse moléculaire élevée (HMW). Ici, un faible degré de modification de HMW HA (500-750 kDa) contribue à préserver des interactions natives de HA et ses récepteurs cellulaires, y compris CD4429. En substituant PEG-thiol pour HA-thiol tout en conservant une constante molaire des thiols totales à maléimides, HA concentration peut être dissociée de propriétés mécaniques de l’hydrogel qui en résulte. En outre, stoechiométriques contrôles peuvent être utilisés pour conjuguer la cystéine se terminant par des peptides à un nombre défini de moyens de bras se terminant par maléimide sur chaque 4-bras-cheville. Incorporation des peptides dérivés de ECM, adhésifs permet des interactions avec les intégrines sur des cellules cultivées, à travers lequel des signaux biochimiques et chimiques sont transduits1. Très vite, l’addition de la maléimide-thiol se produit dans des conditions physiologiques, en réduisant au minimum le temps requis pour l’encapsulation de cellules et de maximiser la survie des cellules dérivées de patient. Par ailleurs, cultures hydrogel peuvent être traitées comme spécimen de tissu typique et sont compatibles avec les techniques de caractérisation standard y compris Western Blot, cytométrie en flux et immunofluorescence souillant. Le protocole suivant décrit les procédures de fabrication des hydrogels, établir les cultures de cellules GBM DERIVEES du patient et de techniques d’analyse biochimique 3D.

<table><tbody><tr><td>pH-mètre</td><td>Thermo Fisher</td><td>N/A</td><td>Tout pH-mètre sensible au pH 2-10</td></tr><tr><td>Plaque d’agitation</td><td>Thermo Fisher</td><td>N/A</td><td>Équipement de laboratoire général</td></tr><tr><td>Erlenmeyer (125mL)</td>Tubes de dialyse <td>Thermo Fisher</td><td>FB-501-125</td><td></td></tr> Bécher en polypropylène <tr><td></td><td>Thermo Fisher</td><td>21-152-14</td><td></td></tr><tr><td>2L</td><td>Thermo Fisher</td><td>S01916</td><td></td></tr><tr><td>hyaluronane de sodium</td><td>Lifecore</td><td>HA700k-5</td><td>500-750 kDa gamme</td></tr><tr><td>1-éthyl-3-(3-diméthylaminopropyl) carbodiimide (EDC)</td><td>Thermo Fisher</td><td>PI-22980</td><td></td></tr><tr><td>N-hydroxysuccinimide (NHS)</td><td>sigma aldrich</td><td>130672-5G</td><td></td></tr><tr><td>Acide chlorhydrique (HCl)</td><td>Thermo Fisher</td><td>SA48-500</td><td></td></tr><tr><td>Hydroxyde de sodium (NaOH)</td><td>Thermo Fisher</td><td>SS266-1</td><td></td></tr><tr><td>Dichlorhydrate de cystamine</td><td>Thermo Fisher</td><td>AC111770250</td><td></td></tr><tr><td>Dithiolthreitol (DTT)</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP172-25</td><td></td></tr><tr><td>Réactif de test d’Ellman (5-(3-Carboxy-4-nitrophényl)disulfanyl-2-nitrobenzoïque Acide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D218200-1G</td><td></td></tr><tr><td>Eau deutérée (oxyde de deutérium)</td><td>Thermo Fisher</td><td>AC166301000</td><td></td></tr><tr><td>0,22 et micro ; m filtre à vide</td><td>CellTreat</td><td>229706</td><td></td></tr><tr><td>Solution saline tamponnée au phosphate (PBS)</td><td>Thermo Fisher</td><td>P32080-100T</td><td></td></tr><tr><td>Saline équilibrée de Hanks (HBSS)</td><td>Thermo Fisher</td><td>MT-21-022-CV</td><td></td></tr><tr><td>4 bras-PEG-maleimide</td><td>JenKem Technology</td><td>A7029-1</td><td>poids moléculaire environ 20kDa</td></tr><tr><td>4-armateurs-PEG-thiol</td><td>JenKem Technology</td><td>A7039-1</td><td>poids moléculaire autour de 20kDa</td></tr><tr><td>L-Cystéine&nbsp ;</td><td>sigma aldrich</td><td>C7880-100G</td><td></td></tr><tr><td>RGD ECM peptide mimétique</td><td>Genscript Biotech</td><td>N/A</td><td>Peptide personnalisé avec séquence « GCGYGRGDSPG », N-terminal doit être acétylé</td></tr><tr><td>moules en silicone</td><td>Sigma Aldrich</td><td>GBL664201-25EA</td><td>Utilisez une lame de rasoir pour couper en morceaux</td></tr><tr><td>uniques milieu de culture complet</td><td>Divers</td><td></td><td>DMEM/F12 (Thermofisher) avec supplément non sérique (G21 de GeminiBio), facteur de croissance épidermique 50ng/mL (Peprotech), facteur de croissance des fibroblastes 20ng/mL (Pepro Tech) et hépraïne 25&micro ; g/mL (Sigma Aldrich), le milieu de culture varie selon les laboratoires</td></tr><tr><td>Cellule GBM dérivée du patient</td><td>N/A</td> N<td>/A</td><td></td></tr><tr><td>aiguille</td><td>BD</td><td>305175</td><td></td>médicale</tr><tr><td>Seringue de 1 ml</td><td>Thermo Fisher</td><td>14-823-434</td><td></td></tr><tr><td>Seringue de 10 ml</td><td>BD medical</td><td>302995</td><td></td></tr><tr><td>Tampon RIPA</td><td>Thermo Fisher</td><td>PI-89901</td><td></td></tr><tr><td>protéase/ inhibiteur de phosphatase mini comprimé</td><td>sigma aldrich</td><td>5892970001</td><td></td></tr><tr><td>agitateur vortex</td><td>Thermo Fisher</td><td>12-814-5Q</td><td></td></tr><tr><td>TrypLE express</td><td>Thermo Fisher</td><td>12604013</td><td></td></tr><tr><td>70&micro ; Filtre à cellules m</td><td>Thermo Fisher</td><td>22-363-548</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldéhyde</td><td>Thermo Fisher</td><td>AC416785000</td><td>Dissoudre 4 % (p/v) dans le PBS, maintenir le pH 7,4</td></tr><tr><td>D-saccharose</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP220-1</td><td></td></tr><tr><td>Température de coupe optimale (O.C.T.) composé</td><td>Thermo Fisher</td><td>NC9373881</td><td></td></tr><tr><td>Incubateur de culture cellulaire</td><td>Thermo Fisher</td><td>N/A N’importe</td><td>quel Général avec 5 % de CO2 et 37C</td></tr><tr><td>réfrigérateur/congélateur</td><td>Thermo Fisher</td><td>N/A</td><td>Tout équipement de laboratoire général d’une capacité de -20C et -80C</td></tr><tr><td>Moules d’enrobage jetables</td><td>Thermo Fisher</td><td>12-20</td><td></td></tr><tr><td>Lyapholizer</td><td>Labconco</td><td>N/A</td><td>Tous Lyophilisateurs -105C</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP310-500</td><td></td></tr><tr><td>Flacon ambré</td><td>Kimble Chase</td><td>60912D-2</td><td></td></tr><tr><td>Pointes de pipette à large orifice</td><td>Thermo Fisher</td><td>9405120</td><td></td></tr><tr><td>2-méthylbutane</td><td>Thermo Fisher</td><td>03551-4</td><td></td></tr><tr><td>Glace carbonique</td><td>N/A</td> N<td>/A</td><td></td></tr></tbody></table>

l’acide hyaluronique basée hydrogels pour 3-dimensional culture de cellules de glioblastome dérivé de patient

Hyaluronic-Acid Based Hydrogels for 3-Dimensional Culture of Patient-Derived Glioblastoma Cells

Glioblastome (GBM) est le plus courant, encore plus meurtrière, le cancer du système nerveux central. Ces dernières années, de nombreuses études ont mis l’accent sur comment la matrice extracellulaire (MEC) de l’environnement de cerveau unique, comme l’acide hyaluronique (HA), facilite l’invasion et la progression de GBM. Toutefois, la plupart des modèles in vitro culture incluent les cellules GBM en dehors du contexte d’un ECM. Xénogreffes murins de cellules GBM sont utilisés couramment aussi bien. Cependant, in vivo modèles rendent difficile d’isoler les contributions des caractéristiques individuelles du microenvironnement tumoral complexe au comportement de la tumeur. Nous décrivons ici une plateforme de base d’hydrogel, en trois dimensions (3D) culture HA qui permet aux chercheurs de modifier indépendamment rigidité et concentration HA. Poids moléculaire élevé HA et polyéthylène glycol (PEG) comprennent des hydrogels, qui sont réticulés par addition de Michael-type en présence de cellules vivantes. Hydrogel 3D cultures dérivées de patient GBM cellules exposition viabilité et prolifération tarifs comme, ou mieux, lorsque cultivées en standard gliomaspheres. Le système hydrogel permet également l’incorporation des peptides ECM-mimétique d’isoler les effets des interactions cellule-ECM spécifique. Les hydrogels sont optiquement transparents afin que les cellules vivantes peuvent être photographiées sur la culture 3D. Enfin, HA hydrogel cultures sont compatibles avec les techniques habituelles pour les analyses moléculaires et cellulaires, y compris les PCR, Western Blot et cryosectioning suivie par immunofluorescence souillant.

Pour chaque lot de THIOLÉS HA, le degré de thiolation doit être vérifié à l’aide de la RMN du1H ou test d’un Ellman. HA modification selon la procédure décrite ici constamment génère environ 5 % thiolation (définie comme le rapport molaire des thiols de disaccharides HA) (Figure 1).
Mise en place de cette nouvelle plateforme culture exigera de chaque laboratoire pour effe...

Nous présentons ici un protocole pour la culture de cellules de glioblastome dérivé de patient dans les biomatériaux orthogonalement accordable conçu pour imiter la matrice de cerveau en trois dimensions. Cette approche fournit une in vitro, une plate-forme expérimentale qui conserve plusieurs caractéristiques de in vivo glioblastoma cellules généralement perdus dans la culture.

L’acide hyaluronique basée Hydrogels pour 3-Dimensional Culture de cellules de glioblastome dérivé de Patient

Glioblastoma (GBM) is the most common, yet most lethal, central nervous system cancer. In recent years, many studies have focused on how the extracellular ...

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés sur les tumeurs du glioblastome et sur la façon dont la matrice extracellulaire peut faciliter la résistance au traitement. Cette technique permet la construction modulaire de plateformes de culture cellulaire 3D adaptables qui peuvent être utilisées pour cultiver des cellules de glioblastome dérivées de patients dans un environnement qui se rapproche mieux du cerveau natif. Pour commencer, placez des moules en caoutchouc de silicone propres et secs dans chaque puits d’une plaque de 12 puits non traitée pour la culture tissulaire et utilisez l’extrémité émoussée propre d’une pointe de pipette pour faire adhérer les moules au fond de la plaque.Après avoir vérifié l’étanchéité entre les moules et les fonds de puits, prélevez les gliomasphères dissociées d’une culture cellulaire de glioblastome par centrifugation et remettez en suspension la pastille dans un millilitre d’enzyme de dissociation cellulaire. Après cinq minutes à température ambiante, agitez le tube en tapotant doucement et arrêtez la réaction enzymatique avec quatre millilitres de milieu complet. Centrifugez à nouveau les cellules et remettez la pastille en suspension dans un millilitre de milieu complet frais avant de filtrer les cellules à travers un filtre de 70 micromètres.Lavez la passoire avec quatre millilitres supplémentaires de fluide complet et divisez la suspension en deux aliquotes de huit fois 10 à la quatrième cellule par tube de centrifugation. Recueillir les cellules par centrifugation et remettre en suspension une pastille dans 80 microlitres de polyéthylène glycol maléimide ou PEG-Mal-RGD fraîchement préparé et une pastille dans 80 microlitres de solution PEG-Mal-CYS fraîchement préparée par moule. À l’aide d’une pointe de micropipette à orifice de 200 microlitres de large, ajoutez 40 microlitres de solution d’acide hyaluronique dans chaque moule en caoutchouc et de silicone, suivis de 40 microlitres de la solution cellulaire PEG-Mal-CYS ou PEG-Mal-RGD.Pipetage rapide de haut en bas pas plus de 10 fois par moule pour mélanger. En raison du temps de gélification rapide, une fois que les deux composants de l’hydrogel sont mélangés, il est important d’utiliser une pointe de pipette à large orifice pour mélanger les solutions rapidement mais complètement. Cette étape demande de la pratique.Ensuite, placez les cellules encapsulées dans du gel dans un incubateur de culture cellulaire à 37 degrés Celsius et 5 % de CO2 pendant cinq à 10 minutes. À la fin de l’incubation, ajoutez deux à deux millilitres et demi de milieu de culture à chaque gel et utilisez une pointe de pipette stérile de deux microlitres et une pince pour séparer délicatement les gels des côtés des moules. Ensuite, à l’aide d’une pince stérilisée, retirez les moules des puits de la plaque et remettez la plaque dans l’incubateur cellulaire.Pour l’extraction sur cellule unique, au point final expérimental approprié, retirer le surnageant des puits et transférer la culture en gel de chaque puits dans des tubes de microcentrifugation individuels de 1,5 millilitre. Incuber les gels avec 500 microlitres d’enzyme de dissociation cellulaire pendant cinq minutes à 37 degrés Celsius avec des effleurements occasionnels et transférer les mélanges dans des tubes à centrifuger individuels de 50 millilitres contenant cinq millilitres de milieu complet par tube sur de la glace. Ensuite, utilisez une seringue de 10 millilitres équipée d’une aiguille de calibre 20 pour aspirer doucement chaque suspension cellulaire à travers la pointe de l’aiguille huit fois et filtrer les mélanges à travers une crépine de cellules de 70 micromètres dans de nouveaux tubes à centrifuger de 50 millilitres.Lorsque vous dissociez les cellules de l’hydrogel, assurez-vous d’appuyer lentement sur le piston de la seringue pour éviter les voiles qui peuvent compromettre l’intégrité de la membrane cellulaire. Lavez les passoires avec cinq millilitres de milieu frais et récupérez les cellules par centrifugation. Ensuite, mettez les pastilles en suspension dans le tampon de cytométrie en flux approprié pour la coloration et le tri selon les protocoles standard.Pour cryoconserver les hydrogels pour la section, retirez le surnageant des puits de la plaque et incubez les cultures de gel avec deux millilitres de paraformaldéhyde à 4 % à quatre degrés Celsius pendant la nuit. Le lendemain matin, remplacez le fixateur par deux millilitres de saccharose à 5 % dans du PBS pour une incubation d’une heure à température ambiante. À la fin de l’incubation, remplacer le saccharose à 5 % par deux millilitres de saccharose à 20 % dans du PBS pour deux incubations de 30 minutes à température ambiante.Après la deuxième incubation de 30 minutes, rafraîchissez une fois de plus le saccharose à 20 % pour une incubation à quatre degrés Celsius pendant la nuit. Le lendemain matin, remplacez délicatement le saccharose dans la solution PBS par 20 % de saccharose à température de coupe optimale ou dans un milieu OCT en prenant soin de couvrir entièrement chaque gel et de placer la plaque à quatre degrés Celsius pendant trois heures supplémentaires. À la fin de l’incubation, à l’aide d’une grande spatule plate, transférez soigneusement chaque gel au centre d’un moule d’enrobage et remplissez les moules d’enrobage avec de l’OCT pur jusqu’en dessous des bords supérieurs des moules.Ensuite, congelez les échantillons d’hydrogel dans du 2-méthylbutane refroidi et sectionnez les échantillons d’hydrogel sur un cryostat selon les protocoles standard. L’installation d’hydrogels de 80 microlitres à quatre fois 10 à quatre cellules par densité de gel entraîne constamment des taux de prolifération comparables ou supérieurs à ceux des cultures de gliomasphère. Par exemple, quatre jours après l’encapsulation, les cellules de glioblastome dans des hydrogels contenant des RGD présentent un phénotype invasif tandis que les cellules cultivées dans un hydrogel à l’aide de PEG-Mal-CYS présentent une morphologie sphérique.Ces cultures robustes permettent d’évaluer les effets de réactifs comme le cyclo RGD soluble qui perturbent de manière compétitive les interactions des cellules avec le RGD incorporé dans les hydrogels. À l’aide de l’imagerie par bioluminescence, un nombre relatif de cellules viables peut être observé dans des cultures d’hydrogel, par exemple, au cours d’un traitement de 12 jours à l’erlotinib. L’analyse par transfert Western de la poly ADP polymérase clivée indique que le degré relatif d’apoptose dans les cellules CD44 inactivées traitées est plus élevé que celui observé dans les cellules de glioblastome de type sauvage cultivées dans des hydrogels d’acide hyaluronique à 0,5 %.De plus, les cryosections de cultures 3D à base d’hydrogel préservent la matrice extracellulaire déposée par les cellules cultivées. Par exemple, permettre l’analyse des modèles de dépôt des changements de collagène de type quatre lors d’un traitement à l’erlotinib. Lors de cette procédure, il est important d’évaluer le degré de thiolation de chaque lot d’acide hyaluronique.Il est également important de trouver de nouvelles solutions de précurseurs pour chaque fois que vous faites une expérience d’encapsulation cellulaire. Le développement de cette technique a permis aux chercheurs en cancérologie d’évaluer l’efficacité de traitements nouveaux et existants et d’explorer les mécanismes de résistance au traitement et de progression du cancer du cerveau, le tout à l’aide d’un modèle ex vivo.

hyaluronic-acid-based-hydrogels-for-3-dimensional-culture-patient

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Bioengineering

Bioingénierie

Cette vidéo montre une technique permettant d’établir une culture tridimensionnelle de cellules gliales. Les cellules gliales dérivées du cerveau de rat sont encapsulées dans une matrice polymère photoréticulable contenant des composants de matrice extracellulaire. Lors de l’incubation dans un milieu de croissance, les cellules gliales prolifèrent dans la matrice de support pour créer une culture tridimensionnelle.

Etablissement d’une culture tridimensionnelle de cellules gliales dérivées du cerveau de rat

Cette vidéo montre comment les gliomasphères, dérivées de tumeurs cérébrales, sont séparées en cellules uniques et encapsulées dans un hydrogel à base d’acide hyaluronique. Ce processus favorise les interactions cellule-cellule, formant un modèle structuré et tridimensionnel de glioblastome.

Un hydrogel à base d’acide hyaluronique pour la culture en 3 dimensions de cellules de glioblastome

Les xénogreffes de glioblastome multiforme dérivées de patients peuvent être miniaturisées en microtumeurs vivantes à l’aide d’un système de culture de biogel humain 3D. Ce test tumoral 3D in vivo est adapté aux tests de réponse aux médicaments et au profilage moléculaire, y compris l’analyse kinomique.

Génération de microtumeurs Utilisation 3D Biogel humain Système de culture et les cellules de glioblastome patients dérivés pour Kinomic Profilage et Testing Réponse Drug

Ici, nous présentons un protocole pour la culture 3D du rat encéphales gliales, y compris les astrocytes, la microglie et les oligodendrocytes. Nous démontrons la culture cellulaire primaire, synthèse de l’acide hyaluronique methacrylated (HAMA) hydrogel, HAMAphoto-polymérisation et le cell encapsulation et traitement d’imagerie microscopique confocal et balayage électronique des échantillons.

Amélioré l’Hydrogel 3D des Cultures de cellules gliales primaires pour In Vitro la modélisation du neuro-inflammation

Ici, nous décrivons un essai d’invasion facile à utiliser pour le glioblastome. Cet essai convient aux cellules souches du glioblastome. Une macro fidjienne pour faciliter la quantification de l’invasion, de la migration et de la prolifération est également décrite.

Un modèle sphéroïde 3D pour le Glioblastome

Le présent protocole décrit une plate-forme expérimentale pour évaluer les effets des signaux mécaniques et biochimiques sur les réponses chimiothérapeutiques des cellules de glioblastome dérivées de patients dans des cultures mimétiques matricielles 3D à l’aide d’un dispositif d’éclairage UV sur mesure facilitant la photocroision à haut débit d’hydrogels avec des caractéristiques mécaniques accordables.

Les réseaux d’hydrogel permettent d’augmenter le débit pour le dépistage des effets des composants matriciels et des thérapies dans les modèles tumoraux 3D

Nous présentons ici un protocole qui permet une fabrication rapide, robuste et peu coûteuse de sphéroïdes tumoraux, suivie d’une encapsulation d’hydrogel. Il est largement applicable car il ne nécessite pas d’équipement spécialisé. Il serait particulièrement utile pour explorer les interactions sphéroïde-matrice et construire des modèles de physiologie tissulaire ou de pathologie in vitro .

Fabrication et encapsulation de sphéroïdes tumoraux dans des hydrogels de polyéthylène glycol pour étudier les interactions sphéroïde-matrice

Nous présentons une méthode de réplication du microenvironnement tumoral du gliome sur le front invasif qui intègre le flux de liquide interstitiel. Ce modèle est un hydrogel hyaluronane-collagène I dans un insert de culture tissulaire où une tête de pression de fluide peut être appliquée. L’invasion peut être quantifiée et les cellules peuvent être isolées ou lysées.

Un modèle photopolymérisable d’acide hyaluronique-collagène du microenvironnement invasif du gliome avec flux interstitiel

Ici, nous présentons un protocole démontrant l’utilisation de l’hydrogel comme cadre de culture cellulaire tridimensionnel (3D) pour la culture de cellules souches dérivées adipeuses (ADSC) et introduisant la photobiomodulation (PBM) pour améliorer la prolifération des ADSC dans le cadre de la culture 3D.

Culture cellulaire tridimensionnelle de cellules souches dérivées du tissu adipeux dans un hydrogel avec augmentation de la photobiomodulation

Nous présentons un modèle de migration 3D du glioblastome utilisant des gliomasphères magnétiques dérivées du patient générées à partir de tumeurs nouvellement diagnostiquées et récurrentes. Cette plateforme permet de visualiser la dynamique migratoire spécifique au patient et d’évaluer l’efficacité thérapeutique. Le test peut être multiplexé après migration afin d’évaluer la localisation et les schémas d’expression des protéines.

Essai de migration du glioblastome 3D reproductible avec localisation sphéroïde médiée par nanoparticules magnétiques dans des conditions hypoxiques

Découvrez la culture 3D de cellules de glioblastome dérivées de patient à l'aide d'hydrogels d'acide hyaluronique. Cette méthode préserve les caractéristiques tumorales et permet d'étudier les mécanismes de résistance aux traitements.

L’acide hyaluronique basée Hydrogels pour 3-Dimensional Culture de cellules de glioblastome dérivé de Patient

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