הגישה המתוארת משלבת הזנב הנסיוני גרורות מוסר עם הדמיה vivo live בעלי חיים כדי לאפשר ניטור בזמן אמת של גרורות סרטן השד היווצרות וצמיחה בנוסף לקוונפיקציה של מספר גרורות וגודל בריאות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הגישה המתוארת משלבת הזנב הנסיוני גרורות מוסר עם הדמיה vivo live בעלי חיים כדי לאפשר ניטור בזמן אמת של גרורות סרטן השד היווצרות וצמיחה בנוסף לקוונפיקציה של מספר גרורות וגודל בריאות.
גרורות הוא הגורם העיקרי של מקרי מוות הקשורים לסרטן, יש אפשרויות טיפוליות מוגבלות עבור חולים עם מחלה גרורתית. זיהוי ובדיקה של מטרות טיפוליות הרומן שיאפשרו פיתוח של טיפולים טובים יותר עבור מחלה גרורתית דורש פרה במודלים vivo. הפגינו כאן הוא מודל העכבר הסינגנטי עבור assaying סרטן השד מושבת גרורות והצמיחה הבאים. תאים סרטניים גרורות הם התמרה באופן בלתי נשכח עם נגיפי וקטורים קידוד גחלילית לוציפראז ו-ZsGreen חלבונים. המועמדים הגנים הם לאחר מכן מניפולציות באופן שולי ב לוציפראז/ZsGreen-ביטוי תאים סרטניים ולאחר מכן התאים מוזרק לתוך עכברים באמצעות וריד זנב לרוחב לתוך מושבת גרורתית וצמיחה. במכשיר הדמיה vivo משמש מכן כדי למדוד את הביולומינציה או הזריחה של תאי הגידול בבעלי חיים לכמת שינויים בנטל גרורתי לאורך זמן. הביטוי של חלבון פלורסנט מאפשר את מספר וגודל גרורות בריאות כדי להיות כמותית בסוף הניסוי ללא צורך במתן הסבר או כתמים היסטולוגית. גישה זו מציעה דרך מהירה וקלה יחסית כדי לבדוק את התפקיד של גנים המועמדים בקולוניזציה גרורתית וצמיחה, ומספק הרבה יותר מידע מאשר מסורתית הזנב גרורות גרואסאומר. באמצעות גישה זו, אנו מראים כי הסתרה בו זמנית של החלבון המשויך כן (לצ) ו הטרנססקריפט שיתוף activator עם מוטיב PDZ-מחייב (TAZ) בתאי סרטן השד מוביל נטל גרורתי מופחת בריאות וכי נטל זה מופחת הוא תוצאה של מושבת גרורתית באופן משמעותי וצמיחה מופחתת של גרורות.
הסרטן נשאר הגורם המוביל השני של המוות ברחבי העולם1 גרורות הוא אחראי על רוב מקרי המוות האלה2,3. עם זאת, הבנה מוגבלת של המנגנונים המולקולריים השולטים בקולוניזציה גרורתית והצמיחה הבאה מעכבת את התפתחות הטיפולים האפקטיביים למחלות גרורתית. הזיהוי של מטרות טיפוליות הרומן דורש מבחן כדי לבחון עד כמה מודאג הביטוי או התפקוד של גן מועמד משפיע גרורות היווצרות וצמיחה. בעוד שלדגמי העכבר האוטומטיים יש את היתרונות שלהם, הם צורכים זמן ויקרים להפקת, מה שהופך אותם למתאימים יותר לאימות היעד ולא לגילוי המטרה. מערכות מודל להשתלות שבו הגן המועמד הוא מודאג בתאי הסרטן בתחום החוץ ולאחר מכן השפעות על פוטנציאל גרורתי מוערך ב vivo, הם פחות יקר והתפוקה גבוהה יותר מאשר מודלים autochthonous. בנוסף, וקטורים ויראליות עבור משלוח יציב של RNAi, CRISPR/CAS9, ו transgenes זמינים באופן נרחב, מה שהופך אותו קל יחסית לperturb כמעט כל גן או גנים של עניין קווי תאים סרטניים. גישה זו יכולה לשמש גם כדי לייחס את התפקיד של הגנים המועמדים בקולוניזציה גרורתית וצמיחה בתאי סרטן האנושי על ידי שתילת התאים לתוך מושפע חיסוני או עכברים הומניזציה.
שני סוגים של בחני המשמש לבדיקת גרורות על-ידי תאים סרטניים מושתלים ב vivo הם גרורה ספונטנית וגרורה ניסיוני. ב גרורות ספונטנית אומר4,5, התאים הסרטניים מוזרק לתוך עכברים, מותר ליצור גידול ראשוני, ולאחר מכן היווצרות גרורות ספונטנית הצמיחה הבאה הם החוצה. החוזק של המודל הזה הוא כי התאים חייבים להשלים את כל השלבים של תהליך גרורתי כדי ליצור גידולים גרורתי. עם זאת, הרבה קווי התאים של סרטן אינם גרורות ביעילות במודלים גרורות ספונטנית, וכל מניפולציה של התאים ההשפעות על גידול ראשוני הגידול יכול לבלבל את התוצאות של שיטת גרורות. גרורות ניסיוני, שבו תאים סרטניים מוזרק ישירות לתוך המחזור, משמשים כדי למנוע מלכודות אלה. גרורות נסיוניות נפוצות כוללות את הזרקת וריד הזנב6,7,8 (והפגינו כאן), הזרקת תאיים9, ו הזרקת וריד השער10.
מטרת הפרוטוקול המוצג כאן היא לספק vivo גרורות ניסיוני המאפשר חוקר לפקח גרורות היווצרות וצמיחה בזמן אמת, כמו גם לכמת את נקודת הסיום מספר וגודל בריאות של אותו עכבר. כדי להשיג את זה, הניסוי המסורתי וריד הזנב גרורות שאומר6,7,8 משולבים עם הדמיה חיה בעלי חיים, באמצעות מכשיר vivo הדמיה9,11,12,13,14. תאים סרטניים באופן בלתי נשכח הן לוציפראז ו חלבון פלורסנט מוזרק לתוך עכברים דרך הווריד זנב לרוחב ולאחר מכן במכשיר הדמיה vivo משמש למדוד שינויים נטל גרורתי בריאות לאורך זמן (איור 1). עם זאת, המכשיר vivo live הדמיה בעלי חיים לא יכול להבחין או למדוד את הגודל של גרורות בודדות. כך, בסוף הניסוי, stereomicroscope פלורסנט משמש כדי לספור את המספר ולמדוד את הגודל של גרורות פלורסנט בריאות ללא צורך בהענשת היסטולוגיה או אימונוהיסטוכימיה (איור 1). פרוטוקול זה יכול לשמש כדי לבדוק כיצד לשנות את הביטוי או הפונקציה של מועמד גן משפיע גרורות היווצרות וצמיחה. תרכובות טיפוליות פוטנציאליות כגון מולקולות קטנות או נוגדנים לחסימת פונקציות ניתן גם לבדוק.
כדי להדגים גישה זו, ביצעת תחילה הוכחה של ניסוי המושג שבו גורם שכפול חיוני, חלבון שכפול A3 (RPA3) הוא הופל בתאים גרורות בסרטן השד העכבר. אנו מראים כי עכברים שהוחדרו עם RPA3 למטה התאים יש נטל משמעותי פחות גרורתי בכל נקודת זמן לעומת עכברים שהוחדרו עם תאי בקרה. ניתוח של הריאות גרורות מכיל מראה כי זה נטל גרורתי מופחתת היא תוצאה של מושבת גרורתית משמעותית וצמיחה לקויה של גרורות כי הטופס. כדי להמחיש עוד טכניקה זו, בדקנו אם בו להפיל את החלבון המשויך כן (יאפ) ו transcript co-activator עם מוטיב מחייב PDZ (TAZ) פוגע מושבת גרורתית או הצמיחה הבאה. לאחר מכן ו TAZ הם שני הקשורים הטרנססקריפט שיתוף מפעילים כי הם המטה הקריטי של מסלול היפו. אנו15,16 ואחרים יש מעורבים לנבוח ו TAZ ב גרורות (נבדקו17,18,19), הרומז כי חלבונים אלה הם מטרות טיפוליות טוב. באופן עקבי, מצאנו כי עכברים מוזרק עם מיקוד למטה לתאי הנוק/טאז הופחת משמעותית נטל גרורתי. ניתוח של הריאות הראו כי מיקוד למטה את התאים של מלנוק/טאז יצרו הרבה פחות גרורות ושגרורות שעשו צורה היו קטנות יותר. ניסויים אלה מדגימים כיצד גרורות נסיוניות לאפשר לחוקר במהירות ובזול לבדוק את התפקיד של גן מועמד במערך גרורות וצמיחה. הם עוד מראים כיצד השימוש המשולב של הדמיה חיה בעלי חיים וקוונפיקציה פלורסנט של גרורות בריאות שלמות מאפשר לחוקר להבין טוב יותר את השלבים במהלך הקולוניזציה גרורתית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה כרוך בשימוש בעכברים ובחומרים ביו-מסוכנים ומחייב אישור מוועדות הבטיחות המוסדיים המתאימות. כל המתואר בעבודה vivo כאן הוא אישר על ידי מכללת אולבני המכללה הרפואית בעלי חיים מוסדיים ועדת השימוש (IACUC).
הערה: למבט כולל על פרוטוקול, ראה סכמטי באיור 1.
1. אריזת כל הווירוסים הנדרשים ווירוסים
הערה: הפרוטוקול המתואר משתמש בוקטורים מונגיפיים או בוויראליות לבטא אנזים לוציפראז וחלבון פלורסנט, כמו גם לתמרן את הביטוי של גן מועמד. וירוסים אלה ארוזים בתאי HEK-293FT כמתואר להלן.
2. הדור של תאים סרטניים ביטוי לוציפראז וחלבון פלורסנט
הערה: הפרוטוקול הבא מתאר כיצד לתייג באופן ראשון תאים 4T1 בצורה בלתי ניתנת לשימוש עם גחלילית לוציו חלבון פלורסנט (ZsGreen) באמצעות שני וקטורים עם גנים בחירה ייחודית. ואז וקטורנגיפי 3 משמש כדי לתמרן את הביטוי של גן מועמד. עם זאת, וקטורים ויראליות אשר בו מספקים חלבון פלורסנט ומניפולציה גנטית יכול לשמש גם כחלופה (כמו בניסויים הנציג להלן). תאים סרטניים אחרים ניתן להשתמש, אבל מספרי התאים צריך להיות ממוטב עבור שלבים 2.1 ו 2.7.1.
3. אופטימיזציה של העיצוב vivo ניסיוני
4. הזרקת וריד זנב של תאים סרטניים המסומנים
הערה: שלב 4.2.4 ממוטב עבור תאים 4T1 הגדלים בעכברי באלבי/c syngeneic. אם קווי תאים אחרים של סרטן וזנים העכבר משמשים, מספר התאים הוזרק, ואת אורך השיטת צריך תחילה להיות ממוטבת.
5. ניטור הנטל גרורתי על ידי קרינה פלואורסצנטית עם vivo חי הדמיה חיה המכשיר
הערה: אל תמונה של בעל חיים עבור זריחה עם איתות פעיל זורח.
6. ניטור הנטל הגרורתי על ידי ביולומינסנציה עם מכשיר הדמיה בעלי חיים vivo חיים
7. קוונפיקציה של מספר וגודל של גרורות
הערה: משך הזמן שגרורות מורשות לגדול צריך להיקבע עבור כל קו תא ומתח העכבר, והוא יושפעו ממספר התאים שהוזרקו.
8. עיבוד וניתוח נתונים מתוך התמונות שנרכשו באמצעות התקן הדמיה בעלי חיים vivo חיים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי להדגים את הגישה הנ ל, ביצעת הוכחת הרעיון של ניסוי שבו גורם שכפול קריטי, RPA3 הופל בתוך מיכל של קרצינומה של הפטמות של העכבר גרורות (4T122). בעוד הפרוטוקול מתאר תיוג התאים עם לוציפראז וחלבונים פלורסנט לפני מניפולציה גנטית, השתמשנו בגישה שונה כי וקטורים RNAi גם לספק ZsGreen (איור 2א). ראשון, התאים 4t1 היו מותמרים באופן בלתי נשכח עם בניית ויראלי לבנות קידוד גחלילית ללוציפראז ו hygromycin ההתנגדות (phage-ללוציפראז-IRES-hygro). לאחר hygromycin בחירה, שי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
צעדים קריטיים של השיטה
זה קריטי כדי לייעל את מספר התאים המוזרקים (שלב 3) עבור קו תא נתון ומתח העכבר כמו זה יכול להשפיע מאוד על מספר גרורות כי הטופס ואת אורך הניסוי. אם תאים רבים מדי מוזרק או לגדול גרורות במשך זמן רב מדי, גרורות עשוי להיות קשה לספור עושה את ההשפעות של מניפולציה גנטית קשה להעריך. עם זאת, אם מעט מדי תאים מוזרק, מעטים או לא גרורות יכול להיווצר. לפיכך, יש לעשות ניסוי מקדים באמצעות מספר שונה של תאים כדי לקבוע את המספר האופטימלי ואת משך הזמן שהגרורות גדלות. כדי להבטיח מספר עקבי של גרורות בתו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
. למחברים אין מה לגלות
אנו מודים אמילי נורטון על סיוע עם זיהומים ויראלי קריאה ביקורתית של כתב היד. אנחנו גם מודים לריאן Kanai לעזרה עם רכישת תמונות של הריאות וקייט E. טאבבסינג לעזרה עם ניתוח תמונה של גרורות ירוקות בריאות. אנו מודים לצוות המחקר של בעלי החיים על תמיכתם וסיוע בהכנת וידאו זה. עבודה זו נתמכת על ידי הגרנט סוזן ג ' Komen הקריירה המענק הוענק J.M.L. (#CCR17477184).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 10% SDS-PAGE ג'ל | לכתם מערבי | ||
| 2.5% טריפסין | גיבקו | 15090-046 | טריפסין לתרבית רקמות |
| 96 צלחת בדיקה לבנה תחתונה שטוחה היטב | קורנינג | 3922 | למדידת אות לוציפראז ורנילה בתאים מתורבתים |
| מגבוני | לסטריוליזציה של אתר ההזרקה לפני עכברי BALB/C של וריד הזנב | ||
| ( נקבה, 6 שבועות) | Taconic | BALB-F | להתיישבות גרורתית של וריד הזנב ומבחני עומס |
| BSA רגיל | VWR Ameresco | 97061-416 | לכתם מערבי |
| מאגר ליזה של תאים | איתות תאים | לאיסוף דגימות פרוטיאן | |
| מסנני מזרק Celltreat, PES 30 מ"מ, 0.45 μ m | Celltreat | 40-229749-CS | לסינון סופרנטנט ויראלי |
| CO2 ותא | להמתת חסד של עכברים | ||
| ערכת בדיקת דיווח לוציפראז כפול | Promega | E1960 | למדידת אות לוציפראז ורנילה בתאים מתורבתים |
| Dulbecco& 39; s פוספט חוצץ מלח | Himedia | TS1006 | עבור PBS |
| EDTA | VWR | 97061-406 | משמש לדילול טריפסין לתרבית רקמות |
| FBS 100% ממוצא ארה"ב | VWR | 97068-085 | רכיב של אמצעי צמיחה מלא |
| Fujifilm LAS-3000 מצלמת ג'ל | Fujifilm | עבור כתם מערבי | |
| GAPDH (14C10) Rabibit mAb | איתות תאים | 2118 | עבור כתם מערבי |
| עז אנטי-ארנב IgG (H+L) נוגדן משני, HRP מצומד | Thermo Scientific | 31460 | לכתם מערבי |
| תאי כליה עובריים אנושיים, קו תאים HEK-293FT | Invitrogen | R70007 | המשמש לאריזת וירוס |
| HyClone DMEM/High clucose | GE Healthcare מדעי החיים | SH30243.01 | רכיב של מצע גידול מלא |
| Hygromycin B, דרגה טהורה במיוחד | VWR Ameresco | 97064-810 | לבחירת אנטיביוטיקה של תאים נגועים |
| I3-P/i3 Multi-Mode Microplate/EA | מולקולריים | למדידת אות לוציפראז ורנילה בתאים מתורבתים | |
| Imagej | משמש לניתוח תמונה של גרורות ריאה: סף מוגדר ל-25 & 100 | ||
| Immuno-Blot PVDF Membrane | Biorad | 1620177 | לכתם |
| Isoflurane | להרדמת עכבר | ||
| IVIS Lumina XRMS In Vivo Imaging System (in vivo | PerkinElmer | CLS136340 | להדמיה in vivo של עומס גרורתי |
| Leica M205 FA & Lecia DCF3000 G (GFP ומסנני שדה בהיר) | של Leica Microsystems | להדמיה, ספירה ולקיחת PCITURES של גרורות בריאות; הגדלה פי 10, חשיפה של 3.5 שניות, רווח 1.4 | |
| L-גלוטמין | Gibco | 25030-081 | רכיב של מצע גדילה מלא |
| Lipofectamine 3000 | Life Technologies | L3000008 | עבור טרנספקציה |
| של מדווח YAP/TAZ-TEADתמונה חיה 3.2 (תוכנת תמונה) | תוכנת PerkinElmer | לתאי | |
| סרטן השד של עכבר IVIS, 4T1 | מכון הסרטן קרמנוס | Aslakson, CJ et al.,1992 | קו תאי שד גרורתי של עכבר |
| Multi-Gauge גרסה 3.0 | תוכנת Fujifilm | לכימות עוצמת פס הכתם המערבי | |
| Opti-MEM (מאגר טרנספקציה) | Gibco | 31985-062 | לאריזת וירוסים וטרנספקציה |
| פניצילין סטרפטומיצין | Gibco | 15140-122 | רכיב של אמצעי גידול מלא |
| ערכת בדיקת חלבון Pierce BCA | Thermo Scientific | 23225 | לכימות ריכוז החלבון |
| מעכב פירס פוספטאז מיני טבליות | Thermo Scientific | A32957 | נוסף למאגר ליזה תאים |
| מעכב פירס פרוטאז מיני טבליות | Thermo Scientific | A32953 | נוסף למאגר ליזה של תאים |
| פוליברן (hexadimethrine bromide) | סיגמא-אולדריץ' | 45-H9268 | לזיהום |
| Puromycin | Sigma-Aldrich | 45-P7255 | לבחירת אנטיביוטיקה של תאים נגועים |
| ריסון | לריסון עכברים במהלך מאגר | ||
| SDS-PAGE | לכתם המערבי | ||
| TAZ (V3886) | איתות תאי | 4883 | עבור כתם מערבי |
| מאגר | עבור כתם מערבי | ||
| TC20 מונה תאים אוטומטי | Bio-Rad | לספירת | |
| תאים וקטורים | ראה טבלה 1 לרשימה מלאה של וקטורים | ||
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי הפוך VWR | 89404-464 | להמחשת פלואורסצנטיות ב ZSGreen תאים עם תווית | |
| מאגר | עבור כתם מערבי | ||
| XenoLight D-Luciferin K+ מלח | PerkinElmer | 122799 | מצע המוזרק לעכברים עבור תמונות IVIS ביולוגיות in vivo |
| X-tremeGENE 9 מגיב טרנספקציה DNA (תמיסת ליפידים לטרנספקציה) | Roche | 6365787001 | לאריזת וירוס |
| YAP (D8H1X) XP ארנב mAb | איתות תאים | 14074 | לכתם המערבי |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.