הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

מבחני Coculture ללמוד מקרופאג Microglia גירוי של גליובלסטומה הפלישה

13.9K צפיות

DOI:

10.3791/53990

20 באוקטובר 2016

במאמר זה

סיכום

הבנת ההתנהגות הממאירה של סרטן דורשת יצירת מודלים מדויקים של האופן שבו תאי הגידול מתקשרים עם מרכיבים של מיקרו-סביבת הגידול, כגון מקרופאגים. כאן אנו מתארים שתי שיטות לחקר אינטראקציה של תאי גליובלסטומה עם מקרופאגים ומיקרוגליה הקשורים לגידול שבהם מוערכת ההשפעה על פלישת גליובלסטומה.

תקציר

multiforme Glioblastoma (גליומה IV כיתה) הוא סרטן אדם אגרסיווי מאוד עם חציון הישרדות של אבחנת פוסט 1 שנים. למרות ההבנה המוגברת של אירועים המולקולריים להצמיח גליובלסטומה, סרטן זה עדיין נשאר מאוד עקשן לטיפול קונבנציונלי. כריתה כירורגית של גידולים במוח בדרגה גבוהה היא כמעט ולא להשלים בשל אופי infiltrative ביותר של תאי גליובלסטומה. גישות טיפוליות אשר להחליש פלישת תא גליובלסטומה ולכן היא אופציה אטרקטיבית. המעבדה שלנו ואחרים הראו גידול כי מקרופאגים הקשורים ו microglia (מקרופאגים מוח תושב) לעורר פלישה גליובלסטומה בחום. הפרוטוקול המתואר במאמר זה משמש מודל גליובלסטומה-מקרופאג / microglia אינטראקציה באמצעות מבחני תרבות חוץ גופית. גישה זו יכולה להקל על הפיתוח מאוד ו / או גילוי של תרופות לשבש את התקשורת עם מקרופאגים המאפשר behav הממארת זוIOR. הקמנו שני מבחני פלישת coculture חזקים שבו microglia / מקרופאגים לעורר פלישת תא גליומה ידי 5 - פי 10. תאי גליובלסטומה שסומנו בסמן פלורסנט או constitutively לבטא חלבון פלואורסצנטי הם מצופים בלי ועם מקרופאגים / microglia על מוסיף קאמרי פוליקרבונט מצופית מטריצה ​​או מוטבע במטריצה ​​תלת ממדים. פלישת תא נבחנת באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי לתדמית ולספור רק תאים פולשני על החלק התחתון של המסנן. באמצעות מבחנים אלה, כמה מעכבים תרופתיים (JNJ-28,312,141, PLX3397, gefitinib, ו Semapimod), זוהה חוסמות מקרופאג / microglia מגורה פלישת גליובלסטומה.

מבוא

Multiforme Glioblastoma הוא סרטן המוח אנושי אגרסיווי עם הישרדות ממוצעת של כ 12 חודשים מרגע האבחון 1,2. גליובלסטומה הוא אחד מסוגי הסרטן הקטלני ביותר קליני מאתגר כפי שהוא עקשן כדי טיפול כימותרפי סטנדרטי, כריתה כירורגית. האופי המפוזר של גליובלסטומה מאפשר לתאי גידול להתפשט בכל רחבי המוח הנורמלי מה שהופך את הגידול המתקדם כמעט בלתי אפשרי בניתוח לכרות לחלוטין. היבט פולשני מאוד זוהי תכונת סימן היכר של גליובלסטומה ו astrocytomas המתקדמת אחרת. לכן, ההתמקדות של מחקר רב כבר על המנגנון המולקולרי של פלישת תא גליובלסטומה. במיקרו-סביבה של הגידול גליובלסטומה משחק תפקידים חיוניים בהקמת ממאירות 3-6. גידול הקשורים מקרופאגים / microglia הוצגו להיות אחראים לקידום הפלישה גליובלסטומה 7,8. רוב המחקרים האלה ככל שיהיו השפעת מקרופאגים / microglia באמצעותמבחנים שמפרידים אותם פיזית מתאי גליובלסטומה. המעבדה שלנו יצאה ליצור מבחני משופרת אשר מאפשרים לנו ללמוד כיצד פלישת גליובלסטומה תלויה מקרופאגים / microglia ב cocultures ומאפשרים לנו תמונת האינטראקציה הפיסית ביניהם במהלך פלישה.

מבחנים קלסיים למדוד פלישת תא כוללת את פורמטים "הסטנדרטית" chemotaxis הקאמרית בוידן ו chemoinvasion. הנה התאים להיחקר הם מצופים בתא פלסטיק המכיל מסנן פוליקרבונט על הקרקעית כי יש נקבוביות של גודל שצוין (בדרך כלל בין 0.4 ו -8 מיקרומטר קוטר). תהליך פלישת תא כרוך מכשול פיזי, בדרך כלל מורכב חלבון תאי מטריקס. ב assay chemoinvasion, המטריצה ​​העדיפו להשתמש הוא Matrigel (להלן המכונה "מטריקס"), תערובת חלבון תאי מטריקס מופרש על ידי Engelbreth-הולם-נחיל (EHS) תאי סרקומה העכבר מורכב בעיקרו של colIV ו laminin סוג Lagen. התאים ממוקמים אז באר בתרבית רקמה המכיל תקשורת תרבית תאים עם או בלי גורמי גדילה נחשדים לעורר פלישה. תאים אשר בעל קיבולת פולשנית גבוהה תפלוש דרך המסנן צופה מטריקס בתדר גבוה לדבוק התחתון של המסנן. יש לנו שונה assay זה כדי להעריך את התפקיד של המיקרוגליה מקרופאגים גידולים הקשורים על פלישת תא גליובלסטומה.

הצלחנו לקבוע באמצעות מבחני coculture תארו בתוך נייר זה כי microglia יכול לעורר את הפלישה של שורות תאי שתי גליובלסטומה ידי 5 - 10 לקפל 9,10. זה משקף את מה שנצפה בבעלי חיים של גליובלסטומה. יתר על כן, פתחנו assay פלישה תלת ממדים שבו האינטראקציות בין תאי גליובלסטומה מקרופאגים / microglia ניתן לבדוק באופן ישיר יותר. היקף הפלישה תא גליובלסטומה מגורה על ידי macrophaGES / microglia ב assay 3D ניתן להשוות מה נתפס בגישה הקאמרית מצופה מטריקס. מבחנים דומים פותחו בעבר כדי לחקור אינטראקציות סרטן השד עם מקרופאגים במהלך הפלישה 11-13. שתי השיטות שתוארו במאמר זה אמור לסייע ביכולת לנתח את המנגנון המולקולרי (ים) של הפלישה מקרופאג / מגורה microglia של תאי גליובלסטומה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. תיוג פלורסנט של תאים

הערה: שורות תאים לייבל גליובלסטומה ו microglia עם צבעי ניאון 9. לחלופין, ליצור שורות תאים constitutively להביע חלבוני ניאון כגון GFP / RFP כמתואר 14.

  1. פלייט תאים על צלחת 6 גם כך הם יהיו 70 - 80% ומחוברים ביום של מכתים. עבור הקו הסלולרי גליובלסטומה murine GL261 ו U87 שורת תאים גליובלסטומה האנושי, צלחת 1 x 10 6 ו -1.5 x 10 6 תאים, בהתאמה על hr 6 ס"מ צלחת 24 לפני מכתים.
  2. הכן פתרון לצבוע תאים כתם פלורסנט ב DMSO ולהוסיף 5 מיקרומטר לצבוע למדיה, או בינוני מכון הזיכרון רוזוול פארק (RPMI) או Macrophage סרום חינם בינוני (MSFM), מערבולת היטב.
  3. דגירת תאים עם צבע במשך 30 דקות ב 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2.
  4. סר מדיה לצבוע המכילה ולהוסיף תקשורת טריה (RPMI או MSFM) אל התאים.
  5. דגירת תאים עבור 30 דקות. הערה: תאים הם עכשיומוכתמת מוכנה לשמש בניסוי.

2. Assay הפלישה Coculture לשכת מטריקס טרום מצופה

  1. להבדיל תאים THP-1 באמצעות אצטט phorbol myristate (PMA) 15.
    1. פלייט 2 - 3 x 10 5 THP-1 תאים ב 1.5 מ"ל של RPMI / 10% FBS בצלחת תרבות 6 היטב. מיד לאחר ציפוי להוסיף PMA 100 ננומטר ו לדגור על 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2 למשך 48 שעות.
      הערה: לאחר 48 שעות, THP-1 תאים שעברו בהצלחת בידול יהיו חסיד והתפשטו עד לתחתית באר לקחת על מורפולוגיה עגולה.
    2. הסר PMA ידי שטיפה פעם עם 1x PBS ולהחליף עם FBS טרי RPMI / 10%. לחכות עוד 48 שעות עד תאים מוכנים להשתמש ב assay.
  2. לאזן תאי מצופה מראש מטריקס ידי הצבתם בתוך התקשורת 500 μl של המכיל גם לבד (אין סרום) והוספת 500 μl של התקשורת לבד לפסגה. דגירה לתאי עבור שעה 2 ב 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2.
    הערה: תאים טרום מצופים נרכשו מהיצרן; ראה טבלה של חומרים / ציוד.
  3. כדי לנתק בעדינות תאים (שורות תאי גליובלסטומה שכותרתו fluorescently ואת microglia / מקרופאגים), להסיר תקשורת מתאי ידי שאיפה. שטפו תאים על צלחת עם 2 מ"מ EDTA / PBS. הוסף 500 μl של 2 מ"מ EDTA / PBS ו דגירה במשך 5 - 10 דק 'ב תא חממה ב 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2.
  4. תאים Resuspend ב 5 מ"ל של התקשורת המכיל 0.3% שור סרום אלבומין (BSA).
  5. צנטריפוגה במשך 5 דקות ב g 120 x.
  6. לשאוב supernatant ו resuspend גלולה ב MSFM / 0.3% התקשורת BSA (עבור תאים GL261 ו microglia) או RPMI / 0.3% BSA (עבור U87 ו THP-1 תאים) כך ריכוז של תאים הוא שווה ל 1 x 10 6 תאים / מ"ל . השתמש hemocytometer כדי לספור את התאים.
  7. הוספת 500 BSA מדיה / 0.3% μl לכל טוב של 24 הצלחת היטב.
  8. הסר מדיה מלשכתו כי כבר equilibrated לפחות שעה 2 (שלב 2.2). מקום chambers היטב המכיל 500 μl מדיה / 0.3% BSA (2.7 שלב).
  9. אם מעכבי נמצאים בשימוש ללמוד את השפעתם על מקרופאג / microglia מגורה הפלישה גליומה, להוסיף את הריכוז המתאים לשני לתחתית חלקים החלק העליון של החדר.
    הערה: ריכוזי CSF-1R מעכב נהג לעכב לחלוטין microglia מגורה גליובלסטומה GL261 הפלישה ניתן למצוא התייחסות 9.
  10. בהתאם שורות תאים המשמשים, להוסיף תאים לתא העליון כמתואר על שני השלבים הבאים: גליובלסטומה העכבר (2.10.1) ו גליובלסטומה האנושי (2.10.2).
    1. מערבבים 1.5 x 10 5 GL261 (גליובלסטומה) תאים (150 μl) ו -5 x 10 microglia העכבר 4 (50 μl) (ראה שלב 2.6 לפרטים התקשורת). תביאו נפח 500 μl ידי הוספת 300 μl MSFM / 0.3% BSA. להוסיף תערובת תא לתא העליון לדגור על 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2 למשך 48 שעות.
      הערה: microglia Murine מבודדים מעכברים בילוד כמתואר in 1 6.

מערבבים 7.5 x 10 4 U87 (גליובלסטומה) תאים (75 μl) ו -2.5 x 10 4 THP1 (מקרופאג) תאים (25 μl). תביאו נפח 500 μl ידי הוספת 400 μl RPMI / 0.3% BSA. מוסיפים את תערובת תא לתא העליון. דגירת תאים ב 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2 למשך 24 שעות.

  1. לאחר דגירה, להסיר תאים מלמעלה של חדר על ידי שאיפה עדינה ולתקן תאים ידי הצבת בפורמלין 3.7% ב- PBS. אפשר לתאים להישאר מקבע במשך 15 דקות בטמפרטורת חדר (או הלילה ב 4 ° C). הסר מקבע על ידי שאיפה עדינה להחליף עם 500 μl 1x PBS. המשך לסעיף 4 לניתוח תמונה.
    הערה: הניסוי יכול להיות מושהה ברגע זה והציל בתחום ההדמיה 1x PBS. אותות צבע פלואורסצנטי ניתן לאתר עד 2 שבועות לאחר קיבוע.

3. Assay הפלישה "3D" -embedding Glioma ו המקרופאגים / Microglia במטריקס

  1. תמהיל מטריקס הפשרה על 4 מעלות צלזיוס למשך הלילה. בצע את כל מניפולציות נוספות באמצעות מטריקס על קרח מכסה המנוע.
  2. הכן 10 מ"ג / מ"ל ​​ריכוז של מטריקס בתקשורת (MSFM או RPMI) עם 0.3% BSA על הקרח.
    הערה: ריכוז המניות של מטריקס הוא בדרך כלל סביב 15 מ"ג / מ"ל.
  3. כדי להכין תאים (שכותרתו בשלב 1) להשעיה מטריקס, להסיר התקשורת מתאי ידי שאיפה. שטפו תאים על צלחת עם 2 מ"מ EDTA / PBS. הוסף 500 μl של 2 מ"מ EDTA / PBS לתאים דגירה במשך 5 - 10 דק 'החממה ב 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2.
  4. תאים Resuspend ב 5 מ"ל של התקשורת המכיל BSA 0.3%.
  5. צנטריפוגה במשך 5 דקות ב g 120 x.
  6. supernatant לשאוב גלולה. Resuspend גלולה בתקשורת / 0.3% BSA כך ריכוז של תאים הוא שווה ל 1 x 10 6 תאים / מ"ל. השתמש hemocytometer כדי לספור את התאים.
  7. הוסף 1.5 x 10 5 תאים GL261 (150 μl) + 5 x 10 4 תאים microglia (50 μl) לתוך צינור 1.5 מ"ל microfuge.להוסיף 2 x 10 5 תאים GL261 (200 μl) לתוך צינור microfuge 1.5 מ"ל נפרד.
    הערה: תאי GL261 לבד בלי microglia משמשים כביקורת.
  8. תאי ספין microfuge במשך 5 דקות ב g 120 x.
  9. תאים Resuspend ב -200 מטריקס קר μl על הקרח.
  10. פלייט 50 μl (50,000 תאים) על גבי במרכז בתא העליון של כנס קאמרי גודל נקבובי 8 מיקרומטר.
  11. לדגור על 37 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות עבור פילמור להתרחש.
  12. הוסף 200 μl בינוני סרום ללא לתא העליון 700 בינוני צמיחת תאים μl בסרום המכיל לבאר התחתון.
  13. לדגור על 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2 למשך 48 שעות.
  14. לאחר דגירה, להסיר תאים מלמעלה של חדר על ידי שאיפה עדינה ולתקן תאים ידי הצבת בפורמלין 3.7% ב- PBS. אפשר לתאים להישאר מקבע במשך 15 דקות בטמפרטורת חדר (או הלילה ב 4 ° C). הסר מקבע על ידי שאיפה עדינה להחליף עם 500 μl 1x PBS. המשך לסעיף 4 FOניתוח תמונת r.

4. מבחני הדמיה

  1. הסר תאי מ פורמלדהיד 3.7% ולשטוף היטב המכיל μl 500 טרי 1x PBS.
    הערה: אל תאפשר תאים לייבוש.
  2. באמצעות מוליך כותנה שקצו, נקה בעדינויות את התאים הלא-פולשני מן החלק העליון של המסנן (צד פונה אל החלק הפנימי של התא) על ידי גירוד פני השטח המסנן. התחל בעדינות להגביר את הלחץ בהדרגה. האם זה לפחות 3 פעמים לכל תא.
  3. מניחים תאי באחת צלחת זכוכית עם תחתית או להשאיר בצלחת 24 היטב.
  4. מניחים דגימה על הבמה של epifluorescent או מיקרוסקופ פלואורסצנטי confocal לייזר המצוידים בתוכנת המצלמה ללכוד תמונה 9,10.
  5. קח כמה 10X או 20X תמונות של שדות נציג.
  6. באמצעות תוכנת ניתוח תמונה, כגון ImageJ, לספור את מספר תאי גליובלסטומה שחצו את המסנן 9,10 התחתון.
  7. אם הדמיה "3D. "Assay הפלישה (בסעיף 3), ליצור סדרה מחסנית Z באמצעות לייזר פלורסנט מיקרוסקופ confocal 5-6 כדי לדמות את אוכלוסיית התאים פולשניים על החלק התחתון של המסנן, לעקוב אחר פרוטוקול צעדים 4.2 - 4.6 לעיל.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

השימוש בשיטות המתוארות כאן, הראינו כי המיקרוגליה מקרופאגים יכולים באופן משמעותי לעורר פלישת תא גליובלסטומה. שני מבחני פלישה שונים שעובדים מתוארים באיור 1. באיור 2, תאי GL261 כי constitutively לבטא חלבון פלואורסצנטי mCherry היו מצופים על תאים מראש מצופה עם ובלי microglia במשך 48 שעות. תאי GL261 היו פולשנית בכוחות עצמם עם זאת כאשר בתרבית עם microglia יכולת פולשני גדלה בכ -10 לקפל.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

האופי פולשני מאוד של astrocytomas הגבוהה כיתה ו גליובלסטומה לעשות סרטן המוח אלה קטלניים מאוד. לכן יש חשיבות עליונה להבין את המנגנונים המולקולריים ו הסלולר של פלישת גליובלסטומה. רבות כבר למדו על תהליך הפלישה גליובלסטומה כבר 17. באמצעות פורמטי assay המפורטים במאמר זה, המעבדה שלנו הראתה בשני עכבר המודלים אנושיים כי מקרופאגים גידולים הקשורים יכולים לעורר פלישת תא גליומה ידי 5 - פי 10. מודל coculture זה בנאמנות משכפל את היכולת של תאי גליובלסטומה לקיים אינטראקציה עם מקרופאגים...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

ברצוננו להודות לד"ר קונסטנטין דוברניס על אספקת מיקרוגליה של עכברים למחקרים אלה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
תא פלישת מטריג'ל Corning BioCoat: עם מטריצת מטריג'ל BDקורנינג/פישר חתול מדעי354481
ללא סרום מקרופאגים (MSFM) (500 מ"ל)Life Technologies12065-074
CellTracker אדום CMTPX DyeLife Technologies/בדיקות מולקולריותC34552
CellTracker ירוק CMFDA DyeLife Technologies/בדיקות מולקולריותC2925
קו תאים GL261המכון הלאומי לסרטן (NCI)
U87 קו תאיםאוסף תרביות מסוג רקמות אמריקאיHTB-14
THP-1אוסף תרביות מסוג רקמה אמריקאיATCC TIB-202
RPMI 1640 בינוני (500 מ"ל)Life Technologies/Gibco11875-093
תמיסת פורמלדהידסיגמא AldrichF1635
Corning Transwell מוסיף תרבית תאי ממברנה פוליקרבונט (8 ומיקרו; נקבוביות M) 48 לחבילה.CorningCLS3422
Cultrex 3-D Culture Matrix Reduced Growth Factor Basement Membrane Extract, PathClearTrevigen3445-005-01
סרום עגל עוברי (FBS)Life TechnologiesCat: 10500064
אלבומין סרום בקר, Fraction V, מטופל בהלם חוםFisherscientificBP1600-100
0.5 M EDTAThermoFisher Scientific15575-020
פורבול 12-מיריסטאט 13-אצטט (PMA)סיגמא אולדריץ'P8139-1MG
: מדיה

מקורות

  1. Buckner, J. C., et al. Central nervous system tumors. Mayo Clin Proc. 82 (10), 1271-1286 (2007).
  2. Furnari, F. B., et al. Malignant astrocytic glioma: genetics, biology, and paths to treatment. Genes. Dev. 21 (21), 2683-2710 (2007).
  3. Charles, N. A., Holland, E. C., Gilbertson, R., Glass, R., Kettenmann, H. The brain tumor microenvironment. Glia. 60 (3), 502-514 (2012).
  4. Li, W., Graeber, M. B. The molecular profile of microglia under the influence of glioma. Neuro. Oncol. 14 (8), 958-978 (2012).
  5. Watters, J. J., Schartner, J. M., Badie, B. Microglia function in brain tumors. J. Neurosci. Res. 81 (3), 447-455 (2005).
  6. Zhai, H., Heppner, F. L., Tsirka, S. E. Microglia/macrophages promote glioma progression. Glia. 59 (3), 472-485 (2011).
  7. Bettinger, I., Thanos, S., Paulus, W. Microglia promote glioma migration. Acta Neuropathol. 103 (4), 351-355 (2002).
  8. Wesolowska, A., et al. Microglia-derived TGF-beta as an important regulator of glioblastoma invasion: an inhibition of TGF-beta-dependent effects by shRNA against human TGF-beta type II receptor. Oncogene. 27 (7), 918-930 (2008).
  9. Coniglio, S. J., et al. Microglial stimulation of glioblastoma invasion involves epidermal growth factor receptor (EGFR) and colony stimulating factor 1 receptor (CSF-1R) signaling. Mol Med. 18, 519-527 (2012).
  10. Miller, I. S., et al. Semapimod sensitizes glioblastoma tumors to ionizing radiation by targeting microglia. PLoS One. 9 (5), (2014).
  11. Goswami, S., et al. Macrophages promote the invasion of breast carcinoma cells via a colony-stimulating factor-1/epidermal growth factor paracrine loop. Cancer Res. 65 (12), 5278-5283 (2005).
  12. House, R. P., et al. Two functional S100A4 monomers are necessary for regulating nonmuscle myosin-IIA and HCT116 cell invasion. Biochemistry. 50 (32), 6920-6932 (2011).
  13. Wang, W., et al. The activity status of cofilin is directly related to invasion, intravasation, and metastasis of mammary tumors. J Cell Biol. 173 (3), 395-404 (2006).
  14. Zagzag, D. 1, Miller, D. C., Chiriboga, L., Yee, H., Newcomb, E. W. Green fluorescent protein immunohistochemistry as a novel experimental tool for the detection of glioma cell invasion in vivo. Brain Pathol. 13 (1), 34-37 (2003).
  15. Tsuchiya, S., et al. Establishment and characterization of a human acute monocytic leukemia cell line (THP-1). Int. J. Cancer. 26 (2), 171-176 (1980).
  16. Dobrenis, K. Microglia in cell culture and in transplantation therapy for central nervous system disease. Methods. 16 (3), 320-344 (1998).
  17. Coniglio, S. J., Segall, J. E. Molecular mechanism of microglia stimulated glioblastoma invasion. Matrix Biol. 32 (7-8), 372-380 (2013).
  18. See, A. P., Parker, J. J., Waziri, A. The role of regulatory T cells and microglia in glioblastoma-associated immunosuppression. J Neurooncol. 123 (3), 405-412 (2015).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

in vitroTHP 1