שיטות המאפשרות אפיון ובידוד של אוכלוסיות תאי גזע מדגימות ביולוגיות הן קריטיות לקידום טיפולים מוכווני תאי גזע בסרטן ומעבר לו. כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט לבידוד תאי גזע סרטניים באמצעות פנוטיפ האוכלוסייה בצד מופעלות בצד.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
שיטות המאפשרות אפיון ובידוד של אוכלוסיות תאי גזע מדגימות ביולוגיות הן קריטיות לקידום טיפולים מוכווני תאי גזע בסרטן ומעבר לו. כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט לבידוד תאי גזע סרטניים באמצעות פנוטיפ האוכלוסייה בצד מופעלות בצד.
סרטן הוא מחלה מונעת בתאי גזע וביעור תאים אלה הפך למטרה טיפולית חשובה. פענוח פגיעויות של תאי גזע סרטניים (CSCs) וזיהוי מטרות מולקולריות מתאימות מסתמך על שיטות המאפשרות אפליה ספציפית שלהם דגימות הטרוגניות כגון שורות תאים ו vivo רקמת הגידול. זרימת cytometry / FACS היא טכנולוגיה רבת עוצמה רב פרמטרי לנתח דגימות ביולוגיות ברמת התא בודד הוא עד כה את שיטת הבחירה לשחזר תאים חיים עבור ניתוחים במורד הזרם. סמנים פני השטח כגון CD44 ו CD133, כמו גם זיהוי של פעילות אנזימטית aldehyde dehydrogenase שימשו לעתים קרובות כדי להגדיר ולמיין CSCs מדגימות הגידול על ידי FACS. גישה משלימה, המתוארת כאן בפירוט מתודולוגי, עושה שימוש שחול פונקציונלי לצבוע על ידי מובילי סמים ABC, אשר מזהה אוכלוסייה ברורה של תאים פלואורסצנטי עמום המכונה בדרך כלל האוכלוסייה בצד (SP). SPתאים סרטניים מציגים מאפיינים של תאי גזע קנוניים וניתנים לביטול ואימות פונקציונלי באמצעות סוכנים המעכבים את טרנספורטר התרופה הסוחטת (לרוב ABCB1 / P-glycoprotein / MDR1 / CD243 ו- ABCG2 / Bcrp1 / CD338). יתר על כן, אסאי SP תואם עם הערכות cytometric זרימה אחרים כגון מכתים של אנטיגנים פני השטח, זיהוי dededrogenase aldehyde ואפליה התא המת ( למשל , עם 7-AAD או propidium יודיד (PI)). לכן, אנו מתארים שיטה בעלת ערך ויישום נרחב עבור זיהוי CSC, בידוד ותת אפיון מכני מבוסס על פונקציונלי, ולא פנוטיפי פרמטר. למרות שבוצע במקור עם Hoechst 33342 כמו צבע מפעילה, אנחנו כאן להתמקד האחרונה יותר צבע ויולט צבע מבוססי פנוטיפ כי הוא solutionvable על כל cytometer זרימה מצויד עם מקור לייזר סגול.
היעילות של טיפולים ראשוניים בסרטן השתפרה באופן משמעותי במהלך העשור האחרון, בשל ההתקדמות המשכנעת בהבנה הגנטית והמולקולרית של המחלה ובפיתוח תרופות ממוקדות כגון נוגדנים טיפוליים ומעכבי מולקולה קטנים. לעומת זאת, מחלה גרורתית וחוזרת ונשנית עדיין חשוכת מרפא, ותחלואה ותמותה נותרו גבוהות במסגרות קליניות אלו. CSCs מייצגים subpopulation ברורים בתוך גידולים והם ניחן תכונות תא גזע קנוני כגון clonogenicity / tumorigenicity, התנגדות מרובה סמים חלוקת תאים אסימטרי 1 , 2 . לפיכך, CSCs לא רק להניע התקדמות גרורה והטרוגניות הגידול, אלא גם להתמיד במהלך הטיפול כדי מראש את החולה כדי להישנות. טיפול CSC טיפולית היא לפיכך צורך רפואי חשוב כדי למנוע הישנות המחלה ולאפשר תרופה ארוכת טווח של סרטן 3 .
זיהוי הפגיעויות והבהרת האסטרטגיות לביעור CSCs תלוי במידה רבה בשיטות המאפשרות טיהורן מדגימות ביולוגיות עבור פרופיל הביטוי הבא ו / או חקירה תפקודית. בתורו, שיטות כאלה מסתמכים על פני השטח, תאיים או סמנים פונקציונליים ספציפיים עבור תאים אלה. סמנים פנימיים של CSC כוללים, אך אינם מוגבלים, CD44, CD133, CD24 ו- CD90, והם שימשו לזיהוי אוכלוסיות CSC במגוון גידולים סרטניים, כולל סרטן השד וסרטן המעי הגס. סמן נוסף, אלדהיד dehydrogenase (ALDH), מראה לוקליזציה תאיים וניתן לזהות פונקציונלית לספק מצע בהתאמה אשר המרה אנזימטית מייצרת אור. באמצעות בדיקה זו, אוכלוסיות CSC זוהו גם אצל גידולים מגוונים. שיטה משלימה, המכונה בדרך כלל ניתוח SP ותיארו כאן מ בפירוט דינמי, רתמות פעילה לצבוע על ידי מובילים סמים ABC לזהות אוכלוסיות קטנות של פלואורסצנטי אפל כמו בתאים 6 , 7 , 8 . כדי להשיג זאת, מדגם נתון מודגרת בנוכחות של fluorophore DNA lipophilic מחייב אשר מזין את כל התאים באמצעות דיפוזיה פסיבית מטרות DNA גרעיני ומיטוכונדריאלי מחייב. שאינם CSCs נטול ביטוי ABC סמים transporter לצבור את הצבע וכתוצאה מכך הקרינה בהירים, ואילו CSCs פעיל extrude צבע אשר מפחית הקרינה. עיכוב תרופתי של פעילות טרנספורטר התרופה מבטל ומאשר פונקציונלית SP פנוטיפ SP ויש להשתמש בו לצורך שליטה. אוכלוסיות CSC המציגות מאפייני SP נחשפו, בין היתר, בסרטן השחלות 9 , 10 , סרטן הערמונית 11 ,> 12, סרטן השד 13 , סרטן ריאה 14 , סרטן רירית הרחם 15 , גליומה 16 , 17 ו סרקומה עצם 18 . חשוב לציין, את assay SP תואמת הן שורות תאים סרטניים ורקמת הגידול הראשוני, למרות שהחומר העיקרי מציב אתגרים נוספים כגון הדרישה לאסטרטגיה ספציפית אפליה תא הגידול (אוכלוסיות תאים מסוימים המארח יכול להפגין תכונות SP גם כן) 19 , 20 .
שני הוקמה ביותר SP-conferring סמים מובילים הם ABCB1 / P-glycoprotein / MDR1 / CD243 ו ABCG2 / Bcrp1 / CD338 8 , 9 , 21 ; עם זאת, מובילי סמים אחרים יכולים להיות מקדם מולקולרי של פנוטיפ SP מדי ( למשל , ABCB5) 22 . ABCB1ניתן לחסום ביעילות עם verapamil ואילו הפעילות של ABCG2 ניתן לבטל במיוחד עם fumitremorgin C (FTC) 6 , 19 . כוח מסוים של ניתוח SP הוא כי זה יכול להיות משולב עם כתמים אחרים ( למשל , סמנים פני השטח ALDH) וכי זה מאפשר התא התא התא לחיות ובכך להיות תואם עם החקירות הפונקציונליות במורד הזרם. יתר על כן, זיהוי SP רלוונטי בעיקר בשל שימור גבוה של ABC סמים מובילי בקרב אוכלוסיות CSC 9 , 23 .
במקור, SP זיהוי בוצעה באמצעות Hoechst 33342 כמו צבע מפעילה 24 . צבע זה משיג רזולוציה מעולה אך דורש עירור לייזר אולטרא סגול; ולכן תחולתו מוגבלת באופן טבעי למכשירים cytometric זרימה גבוהה. הופעתו של DyeCycle ויולט (DCV) 25 פתחה avenu חדשEs לניתוח SP והרחיב את תחולתה של שיטה זו למכשירים cytometric זרימה סטנדרטי חסר מקור לייזר אולטרה סגול (מקור לייזר סגול מספיק כדי לפתור תאים DCV-SP). חשוב לציין, Hoechst 33342 ו DCV לשתף ספציפיות משאבה משותפת, המציין כי גם צבע צריך לזהות את אוכלוסיות תאים אותו.
כאן, אנו מספקים פרוטוקול ניסיוני מפורט של DC מבוססי ניתוח SP עבור רבייה מהירה וקלה במעבדות עצמאיות. לכן אנו רואים במאמר שלנו משאב לחוקרי CSC, אשר אמור לתרום לאופטימיזציה ולתקינה של שיטה תאית-ביולוגית שימושית זו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה עומד בקנה אחד עם תקן מוסדי המוסרי סקירה מועצת המנהלים הנחיות. אם רקמות אנושיות או חיות נחקרות באמצעות הפרוטוקול המתואר כאן, החוקרים מחויבים לקבל אישור מהמועצה לביקורת הרלוונטית של המוסד או המדינה שלהם.
זהירות: אמצעי זהירות סטנדרטיים לטיפול בטוח של דגימות ביולוגיות חלות על פרוטוקול זה. זה כולל ללבוש כפפות חלוק מעבדה, וביצוע העבודה תחת הממשלה biosafety בכל הזדמנות אפשרית.
1. הכנת תאים
2. מבחן דוגמאות
3. עיכוב בקרות
4. מכתים
5. Costaining עבור סמנים אחרים
6. זרימת ניתוח cytometric
הערה: מומלץ להחליף את המכשיר cytometric זרימה בהתאמה במהלך תהליך מכתים כבר אז הכל מוגדר ברגע הדגימות מוכנים. זה כולל גם נהלי תחזוקה סטנדרטיים כגון מעקב אחר ביצועי המערכת ומילוי מילוי טנקים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מסופק הוא ניתוח SP נציג של A2780 תאים, קו תאי סרטן השחלות האנושי בעבר הוכיח לנמל חשבונאות SP עבור פחות מ 1% של תאים 9 . התאים היו מתורבתים ב 37 מעלות צלזיוס ב RPMI 1640 בתוספת 10% ( v / v ) FBS, 2 מ"מ L- גלוטמין ו 1x פניצילין / סטרפטומיצין ו שנקטפו ב confluency 85% באמצעות טיפול עם 0.05% טריפסין- EDTA. תאים נשטפו ב PBS ו מסוננים דרך 70 מיקרומטר לחתוך מסננים. ספירת התאים נקבע באמצעות תא ספירה מכתים כחול trypan ו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההתקדמות בניהול הקליני של סרטן תלויה גם בפיתוח של שיטות טיפול המכוונות CSCs. שיטות המאפשר בידוד אמין של CSCs מ דגימות ביולוגיות יאיץ את הזיהוי של מטרות מתאימות ולכן הם בעלי חשיבות קריטית במאמץ זה. ניתוח SP היא טכניקה מבוססת הוקמה כדי לזהות אוכלוסיות CSC המבטאים ABC סוחרי סמים ויישום DCV הרחיב את תחולתו על תקן cytometric זרימת מכשירים. מבחינה מכנית, SP אפליה רותמת פעילה לצבוע פעיל על ידי מובילי סמים ABC לזהות CSCs מבוסס על הקרינה נמוכה כרוכה לוקליזציה אופייני בצד של החלק ה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגוד אינטרסים להצהיר. כמו כן, אין כל מעורבות של המחבר בהכנת כתב היד.
Maximilian Boesch נתמך על ידי אחוות ארווין Schrödinger של קרן המדע האוסטרי FWF (מענק מספר J-3807).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Vybrant DyeCycle | Violet Thermo Fisher Scientific | V35003 | מוכן לשימוש |
| Verapamil hydrochloride | Sigma-Aldrich | V4629 | מתמוסס באתנול |
| Fumitremorgin C | Sigma-Aldrich | F9054 | מתמוסס ב-DMSO |
| 7-AAD (או פרופידיום יודיד - PI) | BioLegend | 420403 | מוכן לשימוש |
| ריאגנטים סטנדרטיים לתרבית תאים (למשל, בינוני, FBS, L-גלוטמין, אנטיביוטיקה, PBS, טריפסין-EDTA, etc.) | ספקים | ||
| מדגם/תאים מעניינים (למשל, קו תאים של סרטן אדם או עכבר, רקמת גידול אנושית או עכברית) | ספקים | ||
| מכשיר זרימה ציטומטרי (FACS; מנתח או סדרן תאים) | ספקים | שונים | מקור לייזר סגול נדרש |
| צינורות FACS (תחתית עגולה) | ספקים | צינורות עם מכסה מומלץ | |
| 70 ומיקרו; m מסננות חתוכות | ספקים | אופציונלי אך מומלץ | |
| תערובת אנזימי עיכול (למשל , קולגנאז/דיספאז/DNAS) | ספקים | רלוונטיים רק לדיסוציאציה של רקמות | |
| נוגדנים מצומדים פלורוכרום כנגד סמני משטח מעניינים | ספקים | אופציונלית | |
| STEMCELL | 01700 | אופציונלי |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה