כאן אנו מציגים שיטה מבוססת ציטומטריית זרימה להדמיה וכימות של סמנים מרובים הקשורים לסנסנציה בתאים בודדים.
מאמר שיטה
כאן אנו מציגים שיטה מבוססת ציטומטריית זרימה להדמיה וכימות של סמנים מרובים הקשורים לסנסנציה בתאים בודדים.
תרופות כימותרפיות יכולות לגרום לנזק בלתי הפיך לדנ"א בתאים סרטניים, מה שמוביל לאפופטוזיס או לסנסנציה מוקדמת. שלא כמו מוות של תאים אפופטוטיים, סנסנציה היא מנגנון שונה במהותו המרסן את התפשטותם של תאים סרטניים. עשרות שנים של מחקרים מדעיים חשפו את ההשפעות הפתולוגיות המורכבות של תאי סרטן סנסנטיים בגידולים ובמיקרו-סביבה המווסתים תאים סרטניים ותאים סטרומליים. ראיות חדשות מצביעות על כך שסנסנציה היא גורם פרוגנוסטי רב עוצמה במהלך הטיפול בסרטן, ולכן זיהוי מהיר ומדויק של תאים סנסנטיים בדגימות סרטן הוא חיוני. מאמר זה מציג שיטה לדמיין ולזהות סנסנציה הנגרמת על ידי טיפול (TIS) בתאים סרטניים. קווי תאים מתפזרים של לימפומה של תאי B גדולים (DLBCL) טופלו באמצעות מאפוספמיד (MAF) או דאונורוביצין (DN) ונבדקו לאיתור סמן הסנסנציה, β-גלקטוזידאז הקשור לסנסנציה (SA-β-gal), סמן סינתזת הדנ"א 5-אתניל-2′-דאוקסיורידין (EdU), וסמן הנזק לדנ"א gamma-H2AX (γH2AX). הדמיית ציטומטר זרימה יכולה לסייע ביצירת תמונות חד-תאיות ברזולוציה גבוהה בפרק זמן קצר כדי לדמיין ולכמת בו-זמנית את שלושת הסמנים בתאים סרטניים.
מגוון גירויים יכולים לגרום לסנסנציה תאית, ולגרום לתאים להיכנס למצב של עצירה יציבה של מחזור התא. גירויים אלה כוללים שינויי איתות פנימיים או לחצים חיצוניים. אותות פנימיים כוללים קיצור טלומרים פרוגרסיבי, שינויים במבנה הטלומרים, שינוי אפיגנטי, הפרעות פרוטאוסטזיס, תפקוד לקוי של המיטוכונדריה והפעלה של אונקוגנים. לחצים חיצוניים כוללים אותות דלקת ו/או נזק לרקמות, קרינה או טיפול כימי, וחסך תזונתי 1,2,3,4. מבין הסוגים המובהקים של סנסנציה, הנפוצים ביותר הנראים והנחקרים היטב הם סנסנציה משכפלת, סנסנציה המושרה על ידי אונקוגן (OIS), סנסנציה המושרה על ידי קרינה וסנסנציה המושרה על ידי טיפול (TIS). OIS היא תגובה תאית חריפה לנזק גנוטוקסי הנגרם על ידי עקה משכפלת הנוצרת על ידי הפעלת אונקוגן חריגה ויכולה במידה מסוימת למנוע את ההתקדמות הפתולוגית מנגע קדם-אופלסטי לגידול מלא. TIS קורה כאשר תאי הגידול נלחצים על ידי תרופות כימותרפיות או קרינה מייננת 5,6.
Senescence נחשב חרב פיפיות בפתולוגיה בשל אופיו הדינמי מאוד. הוא תואר בתחילה כמנגנון מדכא גידול מועיל להסרת תאים פגומים ממאגר התאים המתחלקים במחזור הדם, תוך שמירה על תפקודם התקין של האיברים ועיכוב צמיחת הגידול 7,8,9. עם זאת, עדויות חדשות מצביעות על צד אפל של סנסנציה. תאים סנסנטיים מפרישים ציטוקינים פרו-דלקתיים, הידועים בשם פנוטיפ הפרשה הקשור לסנסנציה (SASP), מה שמוביל לפיברוזיס ואיברים לא תקינים ומקדם את התחלת הגידול והתקדמותו10. יתר על כן, תאים סרטניים סנסנטיים עוברים תכנות מחדש אפיגנטי וביטוי גנים במקביל לשיפוץ כרומטין והפעלה של תגובה מתמשכת של נזק לדנ"א (DDR)11,12, תוך רכישת תכונות חדשות של תאי סרטן-גזע3. אף על פי שגידולים בעלי יכולת סנסנסנציה מגיבים טוב יותר להתערבות טיפולית בהשוואה לגידולים שאינם מסוגלים לסנסנציה13, ההתמדה של תאים סנסנטיים עלולה להוביל לפרוגנוזה גרועה לטווח ארוך אם הם לא יזוהו ביעילות ויסולקו על ידי תרופות סנוליטיות5. כך או כך, שיטה אמינה להערכת סנסנציה היא בעלת עניין קליני משמעותי, לא רק לפרוגנוזה של הטיפול, אלא גם לפיתוח אסטרטגיות חדשניות המכוונות לתאים סנסנטיים.
ללא קשר לטריגרים שונים, תאים סנסנטיים מציגים כמה מאפיינים נפוצים, כולל מורפולוגיה מוגדלת, שטוחה ורב-גרעינית עם ואקואולות גדולות, גרעינים מורחבים באופן משמעותי, היווצרות של הטרוכרומטין עשיר בסנסנציה H3K9me3 (SAHF) בגרעין, הצטברות מתמשכת של סמן נזק לדנ"א γH2AX מוקדים, מופעל p53-p21CIP1 ו- Rb-p16INK4a מנגנוני ויסות מחזור התא, עצירת מחזור תאי G1 יציבה, אינדוקציה מסיבית של SASP ופעילות מוגברת הקשורה לסנסנציה β-גלקטוזידאז (SA-β-gal)14. מכיוון שאין מספיק סמן יחיד כדי להגדיר סנסנציה, צביעה אנזימטית עבור פעילות SA-β-gal, הנחשבת לתקן הזהב לזיהוי סנסנציות, משולבת בדרך כלל עם צביעה אימונוהיסטוכימית עבור H3K9me3 ו- Ki67 כדי לזהות TIS15. עם זאת, קשה לכמת SA-β-gal המבוסס על כרומוגניה כימית. כאן, שילבנו 5-dodecanoylaminofluorescein-di-β-D-galactopyranoside (C12FDG) מבוסס פלואורסצנציה מבוסס SA-β-gal (fSA-β-gal) עם צביעה אימונופלואורסנטית עבור γH2AX ו- DNA משולב EdU כדי לזהות C12FDG+EdU-γH2AX+ תאים סנסנטיים באמצעות מערכת ציטומטר זרימת ההדמיה המתקדמת, המשלבת את המהירות, הרגישות ותמונות מפורטות של תא יחיד עם מידע מרחבי שלא ניתן לספק על ידי ציטומטריה של זרימה ומיקרוסקופיה. שיטה זו מאפשרת יצירה מהירה של תמונות ברזולוציה גבוהה המאפשרת מיקום וכימות של אותות פלואורסצנטיים בתוך תאים, תוך מתן רישיון לניתוח מהיר של דגימות מרובות על ידי בניית צינורות סטנדרטיים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. קווי תאים DLBCL עם טיפול באפוספמיד או דאונורוביצין כדי לגרום לסנסנציה תאית
הערה: הפרוטוקול פועל גם עבור תאים סרטניים חסידיים. בהתאם לגודל התא, זרע 1-2 × 105 תאים לתוך באר אחת של צלחת 6 בארות ולדגום את הצלחת באינקובטור 5% CO2, 37 °C לילה לפני הטיפול. שלבי הפרוטוקול זהים לאלה של תאי ההשעיה אך עם שני יוצאים מן הכלל. ראשית, יש לנסות את התאים מהצלחת לאחר שלב 3.4. שנית, שלבי שטיפה מבוצעים ללא צנטריפוגה לפני טריפסיניזציה.
2. הכינו פתרונות לצביעה (טבלה 1)
3. כתם תאי DLBCL בסמני סנסנציה שונים
הערה: דגימות תאים מוכתמות בסמנים בודדים (כלומר, כחול-EdU פסיפי, C12FDG, או Alexa Fluor 647-γH2AX) מוכנות ליצור מטריצת פיצוי כדי לתקן את הזליגה הפלואורסצנטית במהלך המדידה. למרות שהוצע מאוד, ניתן להשעות שלב זה כאשר קיימת חפיפה ניתנת להשמטה (ערך מקדם הפיצוי ≤ 0.1) של ספקטרום הפליטה בקרב פלואורופורים שונים. עם זאת, על המשתמשים לקבוע שלבי פיצוי סטנדרטיים בעת שימוש במכשירים שונים ובלוחות פלורסנט שונים.
4. הדמיה של סמני סנסנציה באמצעות מערכת ציטומטר זרימת ההדמיה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מטריצת פיצוי נוצרה באמצעות תוכנת ניתוח תמונות על ידי טעינת נתונים מוקלטים של דגימות בקרה בצבע יחיד. כפי שניתן לראות באיור המשלים S1, זליגת אור לא זניחה (ערך מקדם ≥ 0.1) מ-EdU ל-C12FDG זוהתה עם ערך מקדם crosstalk 0.248, בעוד שה-crosstalk בין ערוצים אחרים לא היה משמעותי. ארבעה קווי תאים שונים של DLBCL טופלו ב-5 מיקרוגרם/מ"ל MAF או 20 ננוגרם/מ"ל DN כדי לגרום לסנסנציה תאית ונותחו באמצעות צביעת SA-β-gal קונבנציונלית או בשיטת ההדמיה של זרימה-ציטומטריה.
יותר מ-70% מתאי KAR...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיטה זו בחנה את יכולת הכניסה לסנסנציה של ארבעה קווי תאי DLBCL שונים עם טיפול כימותרפי, עם הדמיה בשדה בהיר וכימות מבוסס ציטומטריה של זרימה. ברמה של תא יחיד, זיהינו בהצלחה אוכלוסיות סנסנטיות עיקריות של C12FDG+EdU-Ki67+ בתאי KARPAS422 ו-WSU-DLCL2 שטופלו, ובמידה פחותה בתאי OCI-LY1, בעוד שקו התאים SU-DHL6 היה עמיד לטיפול. ההבדל ביכולת הכניסה לסנסנציה בין קווי התאים עשוי להיות מוסבר על ידי הפגמים הגנומיים המובהקים שלהם16,17. ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק ליונג יו מאוניברסיטת יוהנס קפלר לינץ (BERM16108001).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 647 anti-H2A.X Phospho (Ser139) נוגדן | Biolegend | 613407 | |
| נוגדן חד שבטי לעכבר נגד Ki-67 (Alexa Fluor 647) | Biolegend | 350509 | |
| C12FDG (5-Dodecanoylaminofluorescein Di-β-D-Galactopyranoside) | Fisher Scientific | 11590276 | |
| כלורוקווין -דיפוספט | סיגמא אולדריץ' | C6628 | |
| תכשיר ניקוי (קולטר קלנץ) | בקמן קולטר | 8546929 | |
| Click-iT EdU פסיפיק בלו זרימה ציטומטריה ערכת בדיקת | תרמו סיינטיפיק | C10418 | |
| דאונורוביצין | Medchemexpress | HY-13062A | |
| Debubbler (70% איזופרופנול) | Millipore | 1.3704 | |
| תוכנת ניתוח תמונות (Amnis רעיונות 6.3) | Luminex | CN-SW69-12 | |
| מכשיר ותוכנת הדמיה (Amnis אימג'סטריםX מערכת ציטומטר זרימת הדמיה Mk II ותוכנת INSPIRE) | Luminex | 100220 | |
| KARPAS | DSMZ | ACC 31 | |
| mafosfamide cyclohexylamine | Niomech | D-17272 | |
| OCI-LY1 | DSMZ | ACC 722 | |
| Paraformaldehyde | Fisher Scientific | 11473704 | |
| PETG (2-פנילאתיל-ובטא;-D-thiogalactosid) | Sigma aldrich | P4902 | |
| saponin | Sigma aldrich | 47036 | |
| Sheath | Millipore | BSS-1006-B | |
| ערכת חרוזים עבור ImageStream | Luminex | 400041 | |
| סטריליזטור (0.4-0.7% היפוכלוריט) | VWR | JT9416-1 | |
| SU-DHL6 | DSMZ | ACC 572 | |
| WSU-DLCL2 | DSMZ | ACC 575 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה