מאמר זה מספק מתודולוגיות מפורטות לשימוש במבחנים תלת ממדי (3D) לכמת פלישת תאי סרטן השד. באופן ספציפי, אנו דנים בהליכים הנדרשים להקמת מבחני כאלה, כימות, וניתוח נתונים, וכן שיטות לבדיקת ההפסד של שלמות קרום המתרחש כאשר תאים לפלוש.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
מאמר זה מספק מתודולוגיות מפורטות לשימוש במבחנים תלת ממדי (3D) לכמת פלישת תאי סרטן השד. באופן ספציפי, אנו דנים בהליכים הנדרשים להקמת מבחני כאלה, כימות, וניתוח נתונים, וכן שיטות לבדיקת ההפסד של שלמות קרום המתרחש כאשר תאים לפלוש.
עכשיו זה ידוע היטב כי microenvironment הסלולרי ורקמות הם רגולטורים קריטיים המשפיעים על התחלה של גידול והתקדמות. יתר על כן, המטריצה תאית (ECM) הוכח להיות רגולטור קריטי של התנהגות תא בתרבות ובהומאוסטזיס בגוף חי. הגישה הנוכחית של תאי culturing על דו ממדים (2D), תוצאות משטחי פלסטיק בהפרעה והאובדן של אינטראקציות מורכבות בין תאים וmicroenvironment שלהם. באמצעות השימוש במבחני תרבות תלת ממדי (3D), את התנאים לאינטראקציה התא microenvironment מבוססים דומה microenvironment in vivo. מאמר זה מספק מתודולוגיה מפורטת לגדל תאי סרטן השד במטריצת חלבון קרום במרתף 3D, הממחיש את הפוטנציאל של תרבות 3D בהערכת פלישת תא לסביבה. בנוסף, אנו דנים כיצד יש מבחני 3D אלה הפוטנציאל לבדיקת ההפסד של איתות Molecules המווסתים את מורפולוגיה אפיתל ידי immunostaining הליכים. מחקרים אלה יסייעו לזהות פרטים מכניסטית חשובים לתהליכי ויסות פלישה, הנדרשים להתפשטות סרטן השד.
הגירה ופלישה של תאים בודדים או קולקטיביים הן שני סימני ההיכר של סרטן, ונדרשת להתפשטות הגרורה של תאי סרטן 1-4. היכולת של תאי סרטן ליזום גרורות תלויה ביכולתם להגר ולפלוש לרקמות השכנות באמצעות invadopodia כדי לבזות את הקרום במרתף של התאים. Invadopodia הם בליטות אקטין עשיר דינמיות השפלה מטריקס המאפשרות פירוק של המטריצה תאית באמצעות השחרור של פרוטאזות משפילות מטריצת 5. פלישת תאי הסרטן כרוכה בהשפלה של המטריצה ואחרי הנדידה של התאים הסרטניים וזה מלווה בארגון מחדש של סביבת המטריצה תלת ממדי (3D) 2. לכן, כדי לחדור דרך המטריצה, תא חייב לשנות את צורתו ואינטראקציה עם מטריקס תאי (ECM) 2.
השמירה על שלמות רקמת שד תלויה בחוזקה controlleארכיטקטורת רקמת ד מאז צמתים הידבקות התא-ECM ותאי תאים משפיעים על ביטוי גנים ושיבוש של קוטביות אפיתל יכולה להוביל להופעת הסרטן 6-10. עם זאת, רוב המבחנה הגירה ופלישת מבחני בכגון transwell מבחני לשכה או מבחני פצע שריטה הם דו ממדי (2D) ולכן אלה להזניח את האינטראקציות המורכבות בין תאים וסביבתם הסמוכות 3,6,8,11-14. הבדלים מורפולוגיים ותפקודיים ניכרים, כולל שינויים במורפולוגיה תאית, התמיינות תאים, הידבקויות של תאי המטריצה ודפוסי ביטוי גנים כבר זוהו על ידי תאי culturing בתרבויות 3D שחסרי בדרך כלל במבחני 2D 2,6,8,11. לכן, משתמש במבחני 3D הם מועילים באופן משמעותי במשחזר יותר פיסיולוגי במצב vivo, שמוביל לתרגום טוב יותר של ממצאי פורצי דרך במחקר בסיסי למרפאת 6-10. עם זאת, יש לצייןלמרות היתרונות רבים שנצברו בשימוש בתרבויות 3D, מודל זה לא יכול לתפוס את כל המורכבות של in vivo microenvironment הגידול הכולל סוגים שונים של תאים. עם זאת, ניתן לשלב את תאי סטרומה לתוך המודלים 3D (לדוגמא, fibroblasts, כדוריות דם לבנות, ומקרופאגים) כדי לחקור את ההשפעה של אינטראקציות גידולים סטרומה בהידבקות תאים סרטניים ופלישה 15-17.
תאי אפיתל שד בתרבות לגדול בצורה היעילה ביותר כאשר חלבוני ECM כגון laminin וקולגן הם הווה. עם זה ידוע, תערובת מטריצה זמינה מסחרי כבר נגזרה Engelbreth-Holm-הנחיל (EHS) גידול עכברי והוא ידוע בתור מטריצת קרום במרתף Matrigel 2,8. מספר טכניקות הוקמו כדי לגדל תאי האפיתל כמושבות 3D במטריצת קרום במרתף 2,8. מודל מטריצת 3D מרתף הקרום הוא יעיל להקמת תא שד הן ממאיר ושאינו ממאירצמיחה, שמזכיר את מה שמתרחש בסביבה vivo 18,19. תאי MCF10A הם תאי אפיתל החלב שאינו ממאירים. כאשר גדלו במטריצת קרום במרתף, תערוכת תאים אלה בתכונות vivo של תאי שד נורמלים ועוברים בשליטת התפשטות תאים, קיטוב תא, ואפופטוזיס להקים מרחב הלום 8,12,20. יתר על כן, הופעתו של גרעין תא של תאי MCF10A להרכיב acini בתרבויות 3D דומה יותר לאלו של תאי אפיתל החלב ברקמה מאלה בתרבית monolayer 21. מחקרים על ידי יסל ועמיתיו היו הראשונים לחשוף שיכולים להיות מובחנים תאי שד ממאירים מתאי שד אינו ממאירים כאשר גדלו בסביבת laminin עשיר, שכן התאים הממאירים להציג פנוטיפ לא מאורגן מאוד, גדל בהתפשטות, ירידה בתא אל הידבקות תא, ביטוי מוגבר של סמני mesenchymal וגידול במספר של מבנה פולשנית נוצרו 3,6,22.
חריגות של סביבת התא יכולות להשפיע על היווצרות גידול 20. שיטת תרבות 3D יכול לשמש כדי לחקור ביעילות את התקשורת המתרחשת בין התאים הסרטניים וסביבתם ולקבוע כיצד 14,20,21,23 תקשורת כגון השפעות ביטוי חלבון. מאמר זה מספק מתודולוגיה מפורטת לגדול מד"א-MB-231 תאי סרטן השד בתרביות 3D לנתח הפולשנות, וללמוד את האובדן של מורפולוגיה האפיתל באמצעות laminin סמן אפיתל, מרכיב של הקרום במרתף תא 18,19,24, 25. הנהלים מפורטים לספק את היכולת במדויק וreproducibly לכמת stellate היווצרות מבנה (פולשנית) על ידי כל תא סרטן פולשני ולא מגבילה לשורות תאי סרטן שד השכיח (כגון מד"א-MB-231, Hs578T, MCF-7, או T47D ). לפיכך, assay זה יכול לשמש כפלטפורמה להערכה איך ביטוי חלבון בתאים או בטיפול בפרו או אנטיתרכובות פולשנית להסדיר השפלה מטריצה תאית, על ידי תאים בודדים או מרובים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. תרבות תלת ממדית של תאי סרטן השד בממברנה מטריקס מרתף (טכניקת Embedment)

איור 1. תרבות תלת ממדית של מד"א-MB-231 תאי סרטן השד במטריצת קרום במרתף (טכניקת embedment). א.ב.) סכמטי של הגדרת הניסוי (שבוצעה במנדף). ג) גם של המנה עם תחתית הזכוכית המצופהעם 50 μl של מטריצת קרום במרתף נטוורק. ד) (ES) ממוקם בחממה תרבות תא (על 37 מעלות צלזיוס עם CO 2 של 5%) על מנת לאפשר את מטריקס לבסס לפחות 30 דקות תאים. ה) היו trypsinized. F ) תאים היו resuspended לתוך צינור חרוטי 15 מיליליטר תאים. GH) (כיום בצינור חרוטי) היו סובבים מטה ב100 XG במשך 3 דקות בצנטריפוגה בתרבית רקמה.) תא גלולה תאים. J) (כי כבר הסתחררו למטה) היו resuspended ב 1 מיליליטר של מדיום RPMI בתוספת-FBS. תאי K) נספרו באמצעות hemocytometer. L) 2.5 x 10 תאים 4 aliquoted לתוך צינור microcentrifuge ועקפו את השימוש במדיה מתאימים בכדי להשיג נפח כולל של 50 μl. M ) מערבבים תאים מצעד 1.7 (25,000 תאים ב50 μl) עם צינור microcentrifuge המכיל מטריצה מצעד 1.5 ביחס של 1:1; נפח סופי יהיה 100 μ.; L N) בעדינות צלחת של המטריצה 100 μl: תערובת תאים משלב 8 על הצלחת מצופה מטריצה הקרושה משלב 1.2 O) ברגע שהמטריצה: תערובת תא הקרושה, להוסיף 2 מיליליטר של תקשורת RPMI בתוספת-FBS ל. המנה. P) מניחים את הצלחת בחממה שבה תאוחסן לשארית של הניסוי.
2. בחינת תכונות morphogenic של תרבויות 3D עם Immunofluorescence

איור 2. בחינה של תרבויות 3D על ידי immunofluorescence. .) סכמטי של הגדרת ניסוי כלים ב) (ES) שהונח על מגש הקרח ותקשורת להישאף; לאחר מכן תאים נשטפו שלוש פעמים עם 2 מיליליטר של PBS הקר C) 2 מיליליטר של אצטון 20%:. 80% פתרון מתנול הוסיף למנה () es ד ') לתקן את התאים ל.20 דקות ב 4 ° C (או על קרח, או במקרר). E) 2 מיליליטר של BSA 3% הוסיפו למנה () es לחסום לפחות 30 דקות בטמפרטורת חדר. F) לאחר דקות 30 של חסימה פקעה, מוסיף את הנוגדנים הראשוניים ודגירה במשך שעה לפחות 1 בטמפרטורת חדר G) נוגדנים משניים מומסים בBSA 3% (בדילול מתאים) נוספו על גבי מטריצת הקרום במרתף ישירות:. תערובת תא; . לאחר מכן מנות מכוסות וטופחו במשך שעה 1 בטמפרטורת חדר H) 2 מיליליטר של Hoechst (1:10,000; מומס PBS) הוסיף לdishe (ES) והתאים טופח במשך 5 דקות בנייר אלומיניום הבינוני) הרכבה הוסיף באופן ישיר. על גבי המטריצה: תערובת תאים בצלחת confocal והצלחת מכוסה בזכוכית coverslip. מנה (es) עזבה לייבוש למשך לילה (או 24hr) בטמפרטורת חדר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דוגמא של תאי מד"א-MB-231 הפולשים במטריקס 3D מתואר באיור 3 ג. התאים משובצים במטריצה (יום 1), ולהתחיל להרכיב מבנים פולשנית (stellate) על ידי יום 3, ולפלוש לחלוטין לתוך המטריצה ביום 5 (איור 3 ג). מספר מושבות stellate נוצרות נספרים, והביע כאחוז ממספר הכולל של מושבות בכל צלחת (חודרניות ולא פולשנית). בנוסף, מאז מדידות נעשות מדי יום במשך חמשת הימים, שיעור החדירה יכול גם להיות מוערך.
...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפיתוח של טכניקות תרבית תאי 3D אפשר לחוקרים ללמוד את השינוי של תאי אפיתל שד, ומאפשר לנו לחזות את השינויים מורפולוגיים הדרמטיים. חוץ מניתוח פלישת תא, יכולים לשמש הספרואידים אפיתל החלב היחיד או רב תאיים כדי להעריך את השינויים בהידבקות הסלולר, התפשטות, גודל, וקוטביות הבזליים-apical. בניגוד לשיטות שדווחו בעבר שבו התאים הם כיסו עם ECM 8, השיטה שלנו מטביעה את התאים בECM 18,19,24, המאפשר לפלישת multidirectional לכימות. מודלים אלה התרבות החדשניים 3D לאפשר לחוקרים ללמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש לנו מה למסור.
עבודה זו בוצעה במימון M.B. ממענק MOP 107972 של המכונים הקנדיים לחקר הבריאות (CIHR). M.B. הוא זוכה בפרס שכר חוקר חדש של CIHR. וושינגטון הוא זוכה מלגות מהיחידה לחקר סרטן השד התרגומי ותוכנית ההכשרה האסטרטגית של CIHR בחקר סרטן והעברת טכנולוגיה, תוכנית הסרטן האזורית של לונדון. C.G. הוא זוכה מלגות מהיחידה לחקר סרטן השד התרגומי, תוכנית הסרטן האזורית של לונדון ומתוכנית ההכשרה האסטרטגית של CIHR בחקר הסרטן והעברת טכנולוגיה. SGD.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צינורות 1.5 מ"ל | VWR | CA10011-700 | צלחת תרבית סטרילית, חד פעמית |
| 100 מ"מ BD353003 | VWR | CABD353003 | סטרילית, חד פעמית |
| 15 מ"ל שפופרת פלקון | VWR | CA21008-918 | סטרילית, חד פעמית |
| 1 מ"ל טיפים מסוננים | VWR | 10011-350 | סטרילי, חד פעמי |
| 200 & #956; l טיפים מסוננים | VWR | 22234-016 | סטרילי, חד פעמי |
| 20 & # 956; l טיפים מסוננים | VWR | 22234-008 | סטריליים, חד פעמיים |
| עם תחתית זכוכית בגודל 35 מ"מ | MatTek Corporation | P35G-1.0-14-C | מקורר מראש לפני השימוש |
| אלבומין בסרום בקר (BSA) | BioShop | ALB003.100 | בשימוש ב-3% עבור |
| IF Alexa Fluor 488 Goat Anti-Mouse IgG (H+L) נוגדן, ספיחה צולבת גבוהה | Life Technologies | A11029 | 1:250 עבור IF |
| Alexa Fluor 568 עזים נגד ארנב IgG (H+L) טכנולוגיות חיים של נוגדנים | A11011 | 1:1,200 עבור | |
| IF אנטי-בטא-קטנין | BD Transduction Laboratories | 610153 | עכבר-חד-שבטי; בשימוש ב-1:100 עבור |
| סרום בקר עוברי (FBS) | Sigma | F1051 | בשימוש ב-10% (v/v) |
| Hoechst 33258, פנטהידראט (ביס-בנזמיד) - 10 מ"ג&פרסל; תמיסת מ"ל ב-Water | Life Technologies | H3569 | בשימוש ב-0.1% (דילול של 1:10,000) |
| InVivo Analyzer Suite | קיברנטיקה | המשמשת להדמיית תרבית תלת-ממדית (תמונות DIC ב-10X ו-40X) | |
| Kisspeptin-10 (KP-10) | EZ Biolabs | PT0512100601 | בשימוש ב-100 ננומטר |
| אנטי למינין | Cedarlane | AB19012(CH) | ארנב-רב-שבטי אנושי באורך מלא; משמש בשעה 1:100 עבור |
| מיקרוסקופ סריקת לייזר IF LSM-510 META | Zeiss | בשימוש באובייקטיביות של 63X; עדשת טבילה בשמן | |
| Matrigel פנול אדום חופשי (BD356237) | VWR | CACB356237 | פריט מס' 2180819; 10.4 מ"ג/מ"ל |
| מיקרוסקופ אולימפוס IX-81 | אולימפוס | משמש להדמיית תרבית תלת מימד (תמונות DIC ב-10X ו-40X) | |
| פניצילין-סטרפטומיצין (10,000 יח'/מ"ל) | Life Technologies | 15140-122 | אנטיביוטיקה (נוספה למדיה; בשימוש ב-0.01%) |
| 10 מ"ל פיפטה | VWR | CA53300-523 | סטרילי, חד פעמי |
| RPMI 1640 מדיום עם Glutamine | Life Technologies | 11875-119 | משמש לתרבית של תאי |
| MDA-MB-2310.25% טריפסין-EDTA (1x), Phenol Red | Life Technologies | 25200-072 | משמש לטריפסיניזציה של תאי MDA-MB-231 |
| MEGM (ערכת כדורים): MEBM (CC3151) + מרכאות בודדות (CC4136) | Lonza | CC-3150 | משמש לתרבית של תאי MCF10A |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה