RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Giulia Gallerani1, Claudia Cocchi2, Martine Bocchini3, Filippo Piccinini1, Francesco Fabbri1
1Biosciences Laboratory,Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori (IRST) IRCCS, 2Associazione Annastaccatolisa Onlus, 3Nuclear Medicine Unit,Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori (IRST) IRCCS
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
אנו מציגים גישה חדשה כדי לאפיין תאים סרטניים. אנו משלבים immunofluorescence עם ה-DNA פלורסנט -מקומיים-הכלאה כדי להעריך את התאים שנתפסו על ידי חוט רפואי functionalized מסוגל ויוו מעשיר CTCs ישירות מדם החולה.
מחזורי תאים סרטניים (CTCs) הקשורים המסכן ההישרדות מסרטן גרורתי. שלהם זיהוי, phenotyping, genotyping יכול להוביל להבנה טובה יותר של הגידול הטרוגניות, ובכך להקל על הבחירה של חולים לטיפול אישי. עם זאת, זה היא הקשו בגלל בנגישות של CTCs. אנו מציגים גישה חדשנית דגימה נפח גבוה של הדם המטופל וקבלת מידע אודות נוכחות, פנוטיפ, ג'ין טרנסלוקציה של CTCs. השיטה משלבת immunofluorescence מכתים ו- DNA פלורסנט -מקומיים-הכלאה (דנ א דגים) והוא מבוסס על חוט רפואי functionalized. החוט הזה הוא מכשיר חדשני המאפשר ויוו בידודו של CTCs של כמויות גדולות של דם היקפיים. נפח הדם הוקרן על ידי הממשל 30-מין של הכבל הוא כ 1.5-3 ל' כדי להדגים את הכדאיות של גישה זו, תאים אפיתל אדהזיה מולקולה (EpCAM) וביטוי של טרנסלוקציה כרומוזומלית של הגן ALK היו נחושים בקווים ריאות שאינם קטנים התא סרטן (NSCLC) תא שנתפסו על ידי החוט functionalized ו מוכתם בגישה דגים חיסונית-DNA. האתגר העיקרי שלנו היה לבצע את הבדיקה על מבנה תלת-ממדי, הכבל functionalized, וכדי לקבוע חיסונית-פנוטיפ ותמיכה דגים אותות על זה באמצעות מיקרוסקופ פלורסצנטיות קונבנציונלי. התוצאות המתקבלות מצביעים על כך מדבק CTCs וניתוח פנוטיפ שחלוף כרומוזומלית שלהם יכול באופן פוטנציאלי מייצגים גישה חדשה של אבחון לוויה לספק חדשנית אסטרטגיה לשיפור אישית טיפולים בסרטן.
CTCs מייצגות צעד. מפתח של סרטן תאים הפצתו1. הנוכחות שלהם בדם ההיקפי של חולים היא משויכים (גרורתי) relapse ומחלות התקדמות2,3. CTC בידוד ואפיון ממחזור הדם של חולי סרטן היא סוג של ביופסיה נוזלי לא פולשנית. בשנים האחרונות זה הפך יותר ויותר ניכר כי ניטור של התקדמות, בתגובה של גידולים טיפולים שונים באמצעות ניתוח מסוג זה מספק מידע קליני חשוב4,5. ביופסיה נוזלי שימושית יותר כאשר הניתוח הוא לא ריאלי או כאשר רקמת הגידול העיקרי אינו זמין, קרי, לחבלות ללא biopsiable. ומכאן, גישה זו הוא מבטיח בהגדרות סרטן ספציפיים כגון NSCLC גרורתי, איפה הנוכחות של CTCs הוכח יש תפקיד שלילי prognostic6. NSCLC הוא גידול זה נהנה במיוחד ממוקד גישות טיפוליות7,8,9 תוכנן לפעול על מולקולות ספציפיות (מטרות מולקולריות) ידוע להיות מעורב הגידול, התקדמות, ו התפשטות המחלה. לפיכך, נדרש זיהוי מטרות מוגדרות במהלך התקדמות המחלה. CTC חקירה היא גישה אבחון מאוד מעניינת כדי לזהות ולנטר סמים מטרות ללא צורך רקמות ראשי או גרורתי. לדוגמה, זיהוי ALK translocations גנים בתאים NSCLC קשורה רגישות crizotinib, טיפול ממוקד ספציפי10. עם זאת, כיום, הגילוי של ALK translocations תבוצע רק על aspirates פיין-מחט או ביופסיות קטן; כתוצאה מכך, ללא גידול רקמות ALK ניתוח אינה אפשרית. CTCs אלטרנטיבה פוטנציאל הגידול חקירות מבוסס-רקמות, מייצגים גישה מאוד מבטיח של אבחון לוויה.
למרות חשיבותם פוטנציאליים, CTCs הן עדיין נושא הוויכוח הגדול בין מחקר, בעיקר בגלל נדירותם (1-10 תאים/מ"ל של דם היקפיים11). ביופסיה נוזלי שיטות להשתמש כמות מוגבלת של דם (קרי, 1-30 מ"ל)12,13, אבל זה יוצר מצב של רגישות שיוצרת איתור CTCs. לפיכך, המחקר היא מוצדקת כדי למצוא גישות והתקנים המתפתח לביצוע ביופסיות נוזלי CTC, ממוקדות על נפח גדול יותר של דם היקפיים.
מכשיר חלופי, חוט רפואי functionalized (ראה טבלה של חומרים), פותחה כדי להתגבר על מגבלות דגימה דם ולקבל ניתוח יותר נציג של CTCs. החוט הזה functionalized הוא מכשיר רפואי שאושרו על-ידי CE הלוכד את CTCs ישירות מן הדם של חולי סרטן1. הוא מורכב של חוט פלדה אל חלד 16-ס מארוך (איור 1 א') עם טיפ 2-ס מארוך functionalized מצופה בשכבה 0.2-מיקרומטר-עבה של זהב. השכבה בתורו מכוסה על ידי שכבה הידרוג 1 ל 5 מיקרומטר-עבה polycarboxylate covalently בשילוב עם נוגדנים נגד EpCAM, אחד של אנטיגנים ביטוי נרחב ביותר על פני השטח של CTCs14. Functionalized קצה החוט הוא הציג לתוך הווריד של הזרוע של החולה ונשאר בעמדה במשך לפחות 30 דקות. גישה זו מאפשרת בידוד של CTCs ויוו, ישירות בדם ההיקפי, וכדי מסך כ 1.5 – 3.0 L של דם (כ 300-fold יותר מאשר אמצעי האחסון המשמש גישות אלטרנטיביות)1.
Pantel et al. הראו את היעילות של גישה זו לבודד CTCs ישירות לתוך הורידים הזרוע של חולי סרטן ריאות15. הם ביצעו immunofluorescence תיל מכתים לזהות CTCs באמצעות נוגדנים קונבנציונאלי מכוונת נגד EpCAM פאן-cytokeratin, ואת CD45 לגילוי leucocyte. החוט נבחנה תחת מטוס מיקרוסקופ אופטי פלורסצנטיות15. המחברים הראו כי המכשיר הצליח לבודד את CTCs, אך הם לא לחקור כל מטרות הטיפול בנושא, כגון ALK translocations.
השיטה הציג שמטרתו לזהות בשם CTCs ב NSCLC שורות תאים על בסיס פרמטרים פנוטיפיות שהיו קיימות בעבר, למשל, הגישה החיובית EpCAM, הנוכחות של סמנים מולקולריים, למשל מצב ALK (איור 1b). הליך זה 3-יום-ארוך משלב חוט functionalized immunofluorescence מכתים עם ה-DNA זריחה -מקומיים-הכלאה (דנ א דגים), בשם חיסונית-DNA-דגים. בהתחשב בכך CTCs הם ישויות נדיר, היתרון של פרוטוקול זה היא כי ניתן לאפיין CTCs על החבל זהה מבחינת תכונות immunophenotypic והן rearrangements דנ א.
1. חיסונית-DNA דגים על Coverslip 2D
2. חיסונית-DNA דגים על חוט
שימוש בהליך המתואר לעיל אפשרי לבצע assay דגים חיסונית-DNA של CTCs (או תאים שווי ערך אחרים) מועשר על ידי החוט functionalized. לפני הגדרת פרוטוקול זה, התאימות של שני טכניקות היה נחוש (חיסונית-זריחה עם דגים) על תקן תומך 2D. נבחרו שני NSCLC תא קווים שונים לבטא EpCAM (חובה לדבוק החוט יחד עם נוגדנים נגד EpCAM). יש להם מצב ALK אחר, אשר שימושי לבדוק את תנאי התחלה שונה. הראשון, NCI-H1975, יש גנים ALK פראי סוג (WT), ואילו השנייה, NCI-H3122, מאופיין על-ידי ALK translocations.
מערכת זיהוי הפסקה-apart ALK ג'ין וזמינותו דגים היה בשימוש. המערכת כוללת שני רגשים, אחד (כתום) hybridizing לאזור proximal בתוך ALK 2p 23, אחד (ירוק) hybridizing דיסטלי כדי ALK. ב- 2D תומך, דגים חיסונית-DNA מסופקים אותות מוגדרים היטב גם נוגדנים וגם בדיקה (איור 2). בפרט, שניהם תא קווים הראה לוקליזציה ממברנה EpCAM מוגדרים היטב. יתר על כן, בדיקה אותות הופיע בהיר וחד: NCI-H1975 תאים הראה חופפים הגששים כתום וירוק, המאשרת את המצב wildtype של ג'ין ALK (איור 2 א, ב'). לעומת זאת, NCI-H3122 תאים הראה אותות חופפים יחיד נקודות ירוקות, המשקף מחיקה של ג'ין ALK (איור 2 c, d). כאשר וזמינותו חיסונית-DNA דגים בוצעה ב- 3D תמיכה functionalized תיל, נוגדנים, בדיקה אותות היו בדרך כלל פחות מוגדר יותר על התמיכה 2D. EpCAM מכתים היה גלוי. אותות לווין ALK היו פחות המוגדר אך עדיין לידי ביטוי את מצב ALK הצפוי (איור 3). תוצאות המחקר הראו כי immunofluorescence מכתים לא התערבו עם אותות ה-DNA דגים. הגששים hybridized במיוחד עם המטרות שלהם. שורת התאים NCI-H3122 הראה מצב גנטי ALK סוטה (איור 3b), בניגוד NCI-H1975, עם גן ALK פראי סוג (איור 3 א).

איור 1 : Functionalized תיל, סידור סכמטי של הגששים הפסקה-apart ALK, ערכה של דפוסי הצפוי ALK שחלוף, מחזיק מיוחד. תיבות () אדום לסמן את שלושת החלקים העיקריים של הכבל: functionalized קצה חוט ממגר, עצה functionalized האו ם. הטיפ functionalized הוא החלק הכי עדינה הסמויה, והוא לא חייב להיות נגע במהלך הטיפול כדי למנוע ניתוק התא או נזק. (b) ירוק ו אדום רגשים כל בהתאמה לאגד רצפים ויוצאת של מנחלת ALK ג'ין (בצד השמאל). בצד הימין, מוצגים exemplificative דפוסי ALK הסדרים. לוקליזציה שיתוף אדום וירוק אותות על תאים נורמליים; אותות נפרדים ירוק ואדום עולה של ALK ג'ין כרומוזום הפסקה (טרנסלוקציה של ג'ין ALK) אות אחת colocalization כתום ירוק (סוטה תא-1). אות אדומה אחת שני אותות ירוק עולה על אובדן אות אדום אחד, רומז על טרנסלוקציה כרומוזומלית, מחיקה (סוטה תא-2). (ג) כבל בעל; התיבות האדומות לסמן אזורים שבהם טיפול נחוץ בעת טיפול החוט במהלך ניתוח מיקרוסקופ. הכבל יכול לעבור ניתוח 360 מעלות על-ידי הפעלת מסובב. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2 : דגים חיסונית-DNA assay על תמיכה דו-ממדית (coverslip). (, b) NCI-H1975 תאים חיובי חלש עבור EpCAM. אותות EpCAM FITC היו ניכר. הגששים הכתום והירוק של ALK ההפסקה-apart. לא, המאשרת את המצב WT של ג'ין ALK בתור תא NCIH1975. הצגת אותות לזווג יותר משני תאים נכחו עקב אנאפלואידיה שלהם. (c, d) בשורה תא NCIH3122 EpCAM-ביטוי גבוהה, immunofluorescence אותות היו בהירים, אשר היה הדגישה ב צמתי תא-תא. דגים מחיקות מאושרות ניתוחים של הגן ALK, טיפוסי של הקו הסלולרי. חצים אדומים מציינים יחיד הגששים ירוקה (ללא המקביל כתום הגששים), המשקף ALK ג'ין מחיקה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3: Assay חיסונית-DNA דגים באמצעות הכבל functionalized כמו תמיכה ב 3D. תמונה () נציג של NCI-H1975 תאים על החבל. למרות הצורה התלת-ממדית של התאים על החבל להקשות לרכוש תמונות באופן מלא בפוקוס, אות EpCAM הוא טוב לעין בכל התאים. תמונה (b) נציג של NCI-H3122 תאים על החבל. ALK הגששים הראה ג'ין מחיקה (חצים אדומים), ראיתי כאמור על התמיכה 2D. האותות רקע גלוי היו ככל הנראה עקב הנוכחות של השכבה פולימר. עם זאת, היא לא משמעותית השפיעה ניתוח זיהוי או קרינה פלואורסצנטית התא. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
| מאגר | קומפוזיציה | הערה | מניות |
| תא בינוני תרבות שלמה | RPMI 1640 + 2 מ מ גלוטמין + 5-10% בהריונות סרום שור (FBS). | RPMI: 4 ° C; גלוטמין, FBS:-20 ° C | |
| מאגר Diluition נוגדן | 1% BSA, 0.3% X-100 Triton ב- PBS 1 x | RT. חותם עם סרט מעבדה. | |
| 20 x פתרון האס | 3 מ' נתרן כלורי, ציטראט trisodium 300 מ"מ מומס ddH20 | לסנן פתרון ו- pH = 7.0 + /-0.1 עם HCl | RT. חותם עם סרט מעבדה. |
| 0.4 x פתרון האס | לדלל המניה 20 x SSC ב מזוקקים H2O | לסנן פתרון ו- pH = 7.0 + /-0.1 עם HCl | RT. |
טבלה 1: פתרונות מתכונים.
המחברים מצהירים כי יש להם אינטרסים כלכליים אין מתחרים.
אנו מציגים גישה חדשה כדי לאפיין תאים סרטניים. אנו משלבים immunofluorescence עם ה-DNA פלורסנט -מקומיים-הכלאה כדי להעריך את התאים שנתפסו על ידי חוט רפואי functionalized מסוגל ויוו מעשיר CTCs ישירות מדם החולה.
| אתנול | קרלו ארבה | # 414605 | |
| 20 | BIO RAD | # 1706531 | |
| PBS (מי מלח חוצץ פוספט) | Medicago | # 09-9400-100 | |
| אצטון | סיגמא אולדריץ' | # 534064-500ML | |
| BSA | סיגמא אולדריץ' | # A7906 | |
| טריטון X-100 חומר ניקוי | BIO RAD | # 1610407 | |
| RUBBERCEMENT | Royal Talens | # 95306500 | |
| Vysis 20X SSC (66g) | Abbott Molecular Inc. | # 30-804850 | אבקה להשעיה מחדש ב-H2O מזוקק, כמומלץ |
| RPMI 1640 | Gibco | # 31870-025 | |
| FBS (סרום בקר עוברי) | Gibco | # 10270-098 | |
| L-גלוטמין (200 מ"מ) | Gibco | # 25030-024 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | Gibco | # 15140-122 | |
| H20 | בדיקות MilliPore | ||
| XT ALK BA | MetaSystems | # D-6001-100-OG | |
| DAPI, FluoroPure כיתה | Invitrogen | # D21490 | |
| SlowFade Diamond Antifade Mountant עם DAPI | Life Technologies | # S36973 | |
| EpCAM-FITC (שיבוט: HEA-125) | Mitenyi | # 130-080-301 | |
| צינורות מיקרו M-Tube18 | Gilupi Nanomedizin | ||
| Detektor CANCER01 EpCAM | Gilupi Nanomedizin | חוט פונקציונלי | |
| STAR FROST מיקרוסקופ שקופיות | Knittel GLÄ SER | VS1117# 076FKB | |
| SecureSlip כיסוי סיליקון נתמך | GRACE BIO-LABS# | 104112 | |
| ZEISS מיקרוסקופ פלואורסצנטי Axioskop | ZEISS | ||
| Nikon NIS-Elements BR 4.11.00 64 סיביות תוכנה | Nikon | BR 4.11.00 | |
| Nikon DS-QiMc 12 סיביות מצלמה דיגיטלית | Nikon | DS-QiMc |