כתב יד זה מתאר בדיקת היווצרות צינור כדי לכמת את ההשפעות של תרכובת או מצב נתון על אנגיוגנזה על ידי שימוש בהיווצרות צינור תא אנדותל בסביבה מבוקרת.
מאמר שיטה
כתב יד זה מתאר בדיקת היווצרות צינור כדי לכמת את ההשפעות של תרכובת או מצב נתון על אנגיוגנזה על ידי שימוש בהיווצרות צינור תא אנדותל בסביבה מבוקרת.
גידולים ממאירים זקוקים לאספקת דם על מנת לשרוד ולהתפשט. גידולים אלה משיגים את הדם הדרוש להם מזרם הדם של המטופל על ידי חטיפת תהליך האנגיוגנזה, שבו נוצרים כלי דם חדשים מכלי דם קיימים. קולטן CXCR2 (קולטן כימוקין (מוטיב C-X-C) 2) הוא מולקולה טרנסממברנית הקשורה לחלבון G הנמצאת בתאים רבים וקשורה קשר הדוק לאנגיוגנזה1. חסימה ספציפית של קולטן CXCR2 מעכבת אנגיוגנזה, כפי שנמדד על ידי מספר בדיקות כגון בדיקת היווצרות צינור האנדותל. בדיקת היווצרות הצינור שימושית לחקר אנגיוגנזה מכיוון שזוהי שיטה מצוינת לחקר ההשפעות שעשויות להיות לכל תרכובת נתונה או מצב סביבתי על אנגיוגנזה. זוהי בדיקה חוץ גופית פשוטה ומהירה המייצרת נתונים הניתנים לכימות ודורשת מעט רכיבים יחסית. בניגוד למבחני in vivo, הוא אינו דורש בעלי חיים וניתן לבצע אותו תוך פחות מיומיים. פרוטוקול זה מתאר וריאציה של המטריצה החוץ-תאית התומכת בבדיקת היווצרות צינור אנדותל, הבודקת את קולטן CXCR2.
על מנת לקבל את החומרים המזינים הדרושים להישרדות, גידולים ממאירים דורשים גישה לזרם הדם של החולה. כדי לקבל גישה זו, תאים סרטניים משחררים אותות כימיים המעודדים צמיחה של כלי דם חדשים לגידול, ובכך חטיפת תהליך פיזיולוגי נורמלי המכונה אנגיוגנזה 2. זוהי גם דרך כלי הדם שנוצרו באמצעות אנגיוגנזה כי גרורות (כלומר, התפשטות הסרטן לאיברים אחרים) יכול להתרחש. בגלל התהליך של אנגיוגנזה הוא כל כך חיוני להתקדמות של רחב מגוון של סרטן מסוג זה, היא יעד אטרקטיבי במחקר טיפול נגד סרטן 3.
שיטה אחת בשימוש לכמת אנגיוגנזה היא למדוד את היכולת של תאים ובתאים אנדותל להקים צינורות כאשר הניח על תאי מטריקס. בגלל היווצרות של צינורות אלה היא צעד מוקדם קריטי אנגיוגנזה, בדיקת תנאי הסביבה (למשל, נוכחות או העדר שיתוף נתוןmpound) שיכולים לעורר או לעכב היווצרות צינור מספק תובנה צעדים ספציפיים שניתן להתמקד בהם כדי לעכב אנגיוגנזה. את assay היווצרות צינור תא האנדותל הוא אחת השיטות 4 הנפוץ ביותר במבחנה אשר מודד את היכולת של התאים כדי ליצור צינורות. זהו assay פשוט, הדורש רכיבים מעטים יחסית ותקופת תרבות קצרה 5. ואולי הכי חשוב, עם זאת, הוא כי הנתונים שנצברו סוג זה של assay הוא לכימות.
דוגמא לשימוש של assay היווצרות צינור כרוך להשוות את ההתפתחות של צינורות מתאי אנדותל כלי דם גדלו על תאי מטריקס לעומת גורם גדילה המופחת (GFR) מטריקס. המטריצה התאית היא חומר קרום דמוי במרתף מבודד מתאי סרקומה המרכיבים העיקריים שלה הם laminin, קולגן מהסוג IV, גורמי גדילת proteoglycans. יש תרכובות מסוימות השפעות שונות על היכולת של התא כדי ליצור צינורות כאשר בסביבה עם גורמי גדילה מופחתים proteoglycans סולפט heparan המופחת (HSPGs). HSPGs הם מרכיב של מטריקס אשר מצטמצם משמעותית מטריקס GFR. כדוגמה, אם ההשערה כי מעכבי אנגיוגנזה, כגון SB225002, החוסם את קולטן CXCR2, חלשים היכולת ניכרת לקטוע היווצרות צינור כאשר HSPGs נמצאים בשפע, אז השוואה בין פעילות היווצרות צינור ב תאי מטריקס ו מטריקס GFR הוא חשוב לבחון את האפשרות של עיכוב אנגיוגנזה באמצעות השלט של HSPGs.
מבחני אחרים המשמשים בדרך כלל כדי לקבוע את ההשפעות של תרכובות על אנגיוגנזה נמצאים שיטות vivo. דוגמאות בולטות לכך הן קרום חומוס chorioallantoic (רמ"א) assay 6 באמצעות ביצי תרנגולת, ואת Matrigel vivo ב תקע assay אנגיוגנזה 7 באמצעות עכברים. בעוד שיטות in vivo למדוד אנגיוגנזה tממדים hree והם יותר נציג של גוף האדם לעומת assay היווצרות צינור חוץ גופית, הם סובלים את הפגם של הדורש באופן משמעותי יותר זמן הם הרבה יותר קשה לבצע. הן assay CAM ואת assay תקע תאיים לקחת לפחות שבוע 8 לעשות, ואילו השוואה, assay היווצרות צינור יכול להיעשות ביום אחד והוא אינו דורש שימוש בבעלי חיים.
חשוב לציין כי תאי אנדותל נעשה שימוש בדוח זה הם תאי אנדותל וריד אדם הטבור (HUVEC). תאים אלה ממלאים תפקיד מרכזי ניבט כלי דם ואת צמיחת כלי דם, והם מקבילים במידה מספקת לתאי אנדותל בסרטנים לשמש לשם הערכת פעילות אנטי-אנגיוגנזה היא במבחנה בניסויי vivo 9. תאים אחרים כגון לתאי אנדותל כלי דם עיקריים עשויים לשמש גם.
כמו כן, חשוב לציין כי חוץ מזה שיש תחתוןרמות של HSPGs, מטריקס GFR גם הפחיתה רמות של רכיבים רבים בהשוואה מטריקס רגיל. זה כולל, אך אינו מוגבל: EGF, IGF-1, PDGF, ו TGF-beta. אלה ניסויי ביצוע לומדים את המשמעות של תרכובות אלה ביחס אנגיוגנזה עשויים להיות מעוניינים להשתמש מטריקס GFR.
1. תרבית תאים
2. Assay גיבוש אבובית
3. Assay שיבוש אבובית
4. כימות נתונים
5. תאים כאשר התאוששו מן התרבות תא מטריקס
ניכר, בריא היווצרות צינור אנדותל ניתן בניגוד בקלות היווצרות צינור עכבות בתמונות מיקרוסקופ. היווצרות צינור בריאה מופיעה כרשה מאורגנת של המבנים נימי דמוית (איור 1). לשם השוואה, היווצרות צינור עכבות בא לידי ביטוי כמו תאים מפוזרים (איור 2). נתוני assay היווצרות צינור הוא לכמת על ידי מדידת אורך הצינור הכולל של צינורות נימים (טבלה 1). מלבד אורך הצינור הכולל, אורך צינור הממוצע, המספר הכולל של צינורות, או המספר הכולל של נקודות הסניף ניתן למדוד. היווצרות צינור מובני מניב אורך צינור נטו יותר מאשר צמיחת צינור עכבות מפוזרת. באיור 3, עקומת מנה תגובה מאפשר חישוב של IC 50 תחת תנאי הניסוי של HUVECs על תאי מטריקס GFR ו מעכב CXCR2 SB225002.
> 
איור 1. האנדותל t Ube היווצרות תא מטריקס והצמיחה מופחת גורם (GFR) מטריקס. שתי תמונות להראות היווצרות צינור מוצלחת על תאי מטריקס (א) ו מטריקס GFR (B). הרשת מחוברת צינורות מראה בבירור כי הצמיחה של צינורות היא בריאה HUVECs אלה. סרגל קנה מידה = 10 מיקרומטר. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2. עיכוב של היווצרות צינור על-מופחת גורם תאי וצמיחה (GFR) תאי מטריקס ידי SB225002 CXCR2 מעכב (5.6 מיקרומטר). שתי תמונות להראות צינורהיווצרות כי כבר מעוכבים על ידי SB225002 CXCR2 מעכב (5.6 מיקרומטר) על תאי מטריקס (א) ו מטריקס GFR (B). הגושים הבודדים של תאי HUVEC לראות להראות את התמונה כי התאים לא היו מסוגלים ליצור את צינורות הצורך להתחבר זה לזה. סרגל קנה מידה = 10 מיקרומטר. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

מנת איור 3. עקומת תגובה על-מופחת גורם גדילה (GFR) מטריקס. ציר ה- X מראה אורך צינור ואת ציר Y מראה את ריכוז מעכב CXCR2. עקומת מנת התגובה מראה כי תגובת HUVEC לבולמי CXCR2 על תאי מטריקס GFR תלויה במינון. IC 50 (המעכב מקסימאלי וחציריכוז y) חושב באמצעות תוכנת 13 וניתן לעומת עקומת מנת תגובה עבור מטריקס, למשל. IC 50 הוא ריכוז מעכב כי מקטין את התגובה ל -50%. ברי שגיאה מייצגים סטיית התקן.
| Growth Factor המופחת (GFR) תאי מטריקס ו מעכב (4 משכפל כל אחד) | סה"כ Tube אורך ממוצע (פיקסלים) (1 פיקסל = 0.34 מיקרומטר) | סטיית תקן | P ערך |
| GFR מלא תאי מטריקס | 2447 | 168.174 | |
| GFR תאי מטריקס + 0.56 מיקרומטר SB225002 | 1422.5 | 185.4218 | 0.000395 |
| GFR תאי מטריקס + 1.1 מיקרומטר SB225002 | 1004 | 126.1784 | 2.14 x 10 -5 |
| GFR תאי מטריקס + 5.6 מיקרומטר SB225002 | 519.25 | 129.6368 | 4.19 x 10 -6 |
| GFR תאי מטריקס + 11 מיקרומטר SB225002 | 393.75 | 212.6857 | 1.21 x 10 -5 |
טבלת 1. כימותי אורכי צינור מוחלטים על צמיחה מופחתת גורם (GFR) מטריקס בתנאים משתנים. חלק של טבלה באמצעות אורכי צינור הכוללת שנרשמו דגימות גדלו על תאי מטריקס GFR עם ריכוזים שונים של מעכב CXCR2. מן הנתונים עולה כי מעכב CXCR2 עושה לעכב היווצרות צינור. הוצאות כוללים ערכים הקשורים כגון ממוצע של ארבע חזרות, סטיית התקן, וערך P. נמדד בפיקסלים להראותהנתונים מיוצאים. ניתן לחשב 50 IC באמצעות תוכנה סטטיסטית 13. (1 פיקסל = 0.34 מיקרומטר)
מתי לבצע assay זה, זה הכרחי כדי לשמור על תאי מטריקס על הקרח או על 4 מעלות צלזיוס בכל עת, אלא אם כן צוין אחרת. אם תאי מטריקס מותר לחמם מעל 4 מעלות צלזיוס, זה יהיה לפלמר, ואת assay ייהרס. כמו כן, חשוב להבטיח שכל דבר בא במגע (למשל, טיפים pipet, צלחת) עם תאי מטריקס היא מראש מקורר מהסיבה הנ"ל. מספר תאי זרע בכל טוב הוא קריטי, מעט מדי תאים לא ינתנו באינטרנט הצפוי במדגם השליטה, יותר מדי תאים יהוו צבירי תאים גדולים או בשכבה ואת assay לא יהיה תוקף. גורם חשוב נוסף בהצלחת assay זהו המספר מעבר התא של HUVECs. המספר מעבר תמיד צריך להיות נמוך מעשרה, אחרת היווצרות צינור חזקה עשויה שלא להתרחש. בנוסף, יש לוודא, כי מדיום תרבית תאים בשימוש לא פג, או התאים לא יהיו בת קיימא. Alternatively, אפשר aliquot המדיום ומרכיביו ולאחסן אותם ב -20 ° C לשמר לתקופה של זמן לאחר תאריך התפוגה. כמובן, זה עדיין עדיף להשתמש במדיום לפני מועד התפוגה
כמו כל הנהלים, יש כמה חסרונות ביצוע assay היווצרות צינור תא האנדותל. אחת הבעיות הגדולות היא, כי ישנם סוגים שונים של תאי אנדותל ומטריצות תמיכה, התוצאות של assay יכול להשתנות במידה רבה בהתאם לסוג של התא מטריצה משמש. לתאי אנדותל בשימוש (HUVECs, HAECs או HMVECs) הם תאים ראשוניים, הם יקרים כדי לקבל ויש השתנות לעומת תאים הונצח. התאים הראשוניים יש קטעים מוגבלים לשימוש, ולכן אינם מתאימים לניסויים אנגיוגנזה לטווח ארוך 14. לקבלת נתונים אמינים, אחד תמיד צריך להשתמש את אותם סוגים עבור assay. כמו עם אחרים מבחני חוץ גופית, התוצאות של assay היווצרות צינור צריך להיות conוייצב vivo, כי תוצאות של בתנאים המבוקרים ומלאכותיים של תרביות רקמה דו ממדים לא תמיד להשתקף biosystem המורכב של אורגניזם חי. כמו כן, חשוב לזכור כי זה סוג של assay ניתן להשתמש רק כדי להדגים היווצרות צינור תא האנדותל, ולא צריך לשמש כדי לבדוק אחרים, שאינם אנדותל, תאי להרכיב צינור.
assay זוהי שיטה פשוטה ומהירה למדי לכמת פוטנציאל angiogenic של תרכובת. היא גם יוצרת פלטפורמה עבור ניסויים נוספים, כמו לבד, זה לא להניב מידע לגבי המנגנון הספציפי שבו למתחם למעשה משפיע על תהליך גיבוש הכלי. עם זאת, השימוש של מטריצות תאיות מגוונות היא דוגמא כיצד להמשיך ליצור מסגרת שאלות מחקר אשר אינו נפוצה. ישנן גישות כדי לחקור את המנגנונים ביו-כימיות הספציפיות של המתחם כולל מעכבים ספציפיים למקד מרכיביםמסלול אנגיוגנזה. גישה אחרת עשויה להיות לחלץ RNA מתאי אנדותל ולהשתמש RT-PCR (Real Time PCR) 12 לנתח שינויים של ביטוי גנים אשר עלול לגרום להתנהגות צמיחה שנצפתה assay. יישומים עתידיים של שיטה זו כוללים טרנספקציה HUVECs ליצור מבחנים לדפוק למטה לצעדים ספציפיים של מסלול אנגיוגנזה. קיים פוטנציאל ליישם את הגישה הזאת כדי ללמוד את מסלול lymphangiogenesis. על ידי שינוי הרכיבים התאים מטריקס, האינטראקציה של מטריקס תהליך הסלולר התומכים אנגיוגנזה בסרטן ניתן הובהר נוספת. הפקת רנ"א וחלבונים מתא אנדותל בתנאים מסוימים אלה מספקות נתונים מדידים נוספים מתאימים הדמית נתונים.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
העבודה מומנה על ידי הקרן למחקר וחינוך רפואי, אוניברסיטת וויין סטייט, דטרויט, מישיגן.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מדיום גידול מלא EGM-2 (ערכת כדורי EGM-2 CC-3162) מדיום גידול | של Fisher | NC9525043 | HUVEC: מדיום בסיס EGM-2 מעורבב עם BBE (תמצית מוח בקר), hEGF (גורם גדילה אפידרמלי אנושי), הידרוקורטיזון, GA-1000 (גנטמיצין, אמפוטריצין-B), 2% FBS (סרום בקר עוברי), VEGF (גורם גדילה אנדותל כלי דם), hFGF-ובטא; (גורם גדילה פיברובלסטים אנושי בטא), R3-IGF-1 (גורם גדילה דמוי אינסולין R ארוך 1), חומצה אסקורבית והפרין. ציטוט המדיום ומרכיביו ואחסן אותם ב-20 ° C, חם ב-37 ° C לפני השימוש. |
| מטריצת מטריג'ל 10 מ"ל גורם גדילה מופחת (GFR); 10 מ"ל; | מטריצה | Fisher CB-40230 | Growth Factor Reduced (GFR), שמור ב-20 ° C, חם ב-4 ° C לפני השימוש. |
| מטריצת מטריג'ל 10 מ"ל; 10 מ"ל; | של פישר | CB-40234 | , שמור ב-20 ° C, חם ב-4 ° C לפני השימוש. |
| SB225002 | פישר | 559405 | מעכב CXCR2, יש לשמור ב-20 ° C, יש לחמם בטמפרטורת החדר לפני השימוש. |
| תאי אנדותל ראשוניים של וריד הטבור האנושי (HUVEC) | מעבדות המחקר של ScienCell | 8000 | תרבית זה על פי התייחסות 10.טריפסין |
| 0.05%-EDTA פנול אדום | Invitrogen | 25300-054 | שמור ב-4 ° C, חם ב-37 ° C לפני השימוש. |
| Nikon ECLIPSE Ti | Nikon | מיקרוסקופ מחקר הפוך. | |
| NIS-Elements AR 4.20.02 64 סיביות | תוכנת מיקרוסקופ מחקר הפוך | של Nikon | |
| Graph-pad Prism 5 | GraphPad Software, Inc. | תוכנה מדעית לגרפים וסטטיסטיקה דו-ממדיים, לחישוב IC50. |