פלישה היא תופעה ביולוגית מרכזית בהתפתחות והתקדמות סרטן. תהליך זה מושפע מתאים שאינם ניאופלסטיים ומרכיבי המיקרו-סביבה של הגידול. מטרת מחקר זה היא לתאר שיטה חלופית לניתוח פלישת תאי גידול במבחנה באמצעות תרביות תלת ממדיות (3D).
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פלישה היא תופעה ביולוגית מרכזית בהתפתחות והתקדמות סרטן. תהליך זה מושפע מתאים שאינם ניאופלסטיים ומרכיבי המיקרו-סביבה של הגידול. מטרת מחקר זה היא לתאר שיטה חלופית לניתוח פלישת תאי גידול במבחנה באמצעות תרביות תלת ממדיות (3D).
תרבית ספרואידית היא מודל תלת-ממדי המספק שכפול משופר של המיקרו-סביבה in vivo בהשוואה לתרבויות דו-ממדיות מסורתיות (2D). פלישה היא תוצאה תאית בעלת עניין רב ביותר בביולוגיה של סרטן. בפרוטוקול זה, פיתחנו אסטרטגיה חלופית להערכת פלישה של תאים סרטניים במבחנה, תוך שימוש בהטרוספרואידים המורכבים מקרצינומה של תאי קשקש אוראליים (OSCC), פיברובלסטים הקשורים לסרטן (CAF) ומונוציטים. הטרוספרואידים אלה נועדו לחקות את המיקרו-סביבה של הגידול (TME), כולל שני סוגי תאים רלוונטיים שאינם ניאופלסטיים לצד התאים הסרטניים. כל סוג תא סומן בסמנים פלואורסצנטיים חיוניים הנפלטים באורכי גל נפרדים לפני היווצרות הספרואידים. לאחר שנוצרו, הטרוספרואידים נזרעו על שכבה של מטריצה חוץ-תאית אנושית שמקורה בליומיומה בתא העליון של קרום מיקרו-נקבובי. הפלישה הוערכה בציר z באמצעות מיקרוסקופ קונפוקלי. תמונות דיגיטליות התקבלו בתעלות הפלואורסצנטיות המתאימות במרווחים של 10 מיקרומטר, המכסות עומק של 90 מיקרומטר בציר z. הניתוח בוצע באמצעות תוכנת תמונה חופשית על ידי חישוב עוצמת הפלואורסצנטיות המשולבת בכל תמונה וערוץ פלואורסצנטי. גישה זו מאפשרת ניתוח דינמי יותר של דפוסי פלישה לתאים בהקשר רב-שכבתי, כמו גם בחינה של קו-לוקליזציה מרחבית של סוגי תאים שונים במהלך פלישה.
פלישה היא תהליך שבו תאים ניאופלסטיים נודדים דרך המטריצה החוץ תאיתלתוך הרקמה הסובבת 1,2. ככל שהגידול מתקדם, תאים ניאופלסטיים נחשפים למיקרו-סביבות מורכבות יותר ויותר. המיקרו-סביבה של הגידול כוללת רכיבים שונים של המטריצה החוץ תאית וסוגי תאים שאינם ניאופלסטיים. תאי סטרומה, כולל פיברובלסטים ומקרופאגים מקומיים, מעצבים מחדש את המיקרו-סביבה על ידי הפרשת רכיבי מטריצה חוץ-תאיים וגורמי גדילה, וציטוקינים, אשר בתורם משפיעים על תפקודי התא הניאופלסטי3. תאי סטרומה ותאי לויקוציטים חודרים גם אינטראקציה ישירה עם תאים ניאופלסטיים, זה עם זה, ועם המטריצה החוץ תאית במיקרו-סביבה תלת מימדית. בסך הכל, הרכב TME משפיע על היעילות והדפוס של פלישת תאים ניאופלסטיים4.
האופי המורכב של המיקרו-סביבה של הגידול דורש יישום מתודולוגיות יעילות להבנת אינטראקציות בין-תאיות בתוך רקמת הגידול. רוב מבחני המבחנה המשמשים להערכת פלישה נערכו בעיקר במודלים דו-ממדיים מסורתיים ו / או תרביות מסוג תא יחיד 5,6,7,8, אשר מפשט יתר על המידה את התהליך המורכב של הפלישה ויש לו מגבלות מרובות, כגון היעדר ארכיטקטורת רקמות, רכיבי סטרומה, ושחזור in vivo. תרביות ספרואידים מייצגות מודל אחד של תרביות תלת-ממדיות במבחנה המחקה את מורפולוגיית מסת הגידול, ומאפשר אינטראקציות תא-תא ומטריצת תאים המערבות תכונות פיזיקליות וביוכימיות9. השימוש במודלים של תרביות תלת-ממדיות גדל בעשורים האחרונים, ויש ראיות לכך שתוצאות ביולוגיות שונות, כגון תגובה לטיפול, מורפולוגיה של התא וביטוי גנים, שונות בהשוואה למודל הדו-ממדי 9,10.
פרוטוקול זה מדגים שיטה להערכת פלישה חוץ גופית במטריצה חוץ-תאית אנושית באמצעות תרבית תאים ספרואידית תלת-ממדית. יתר על כן, השתמשנו בהטרוספרואידים המורכבים מתאים ניאופלסטיים, פיברובלסטים ומונוציטים כדי לחקות את המיקרו-סביבה של הגידול עם שני סוגי תאים רלוונטיים שאינם ניאופלסטיים. הדמיה של תאים במיקרוסקופ קונפוקלי לאורך מישורי פלישה שונים לעבר קרום מיקרו-נקבובי מאפשרת הדמיה של תהליך זה בהקשר דינמי ורב-שכבתי יותר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השימוש בתאים אנושיים ראשוניים אושר על ידי ועדת האתיקה המוסדית למחקר אנושי (CAAE 57895822.0.0000.5416) של בית הספר לרפואת שיניים בארארקוארה - UNESP. פרטי הריאגנטים והציוד ששימש במחקר מפורטים בטבלת החומרים.
1. הכנת תאים לתרבית תאים תלת ממדית
הערה: יש לבצע את כל השלבים בסעיף זה בתוך מכסה מנוע של זרימה למינרית.
2. 3D תרבית תאים
הערה: מחקר זה השתמש בשיטת השדה המגנטי11 להדפסה ביולוגית כדי ליצור הטרוספרואידים. כאן, תאים ממוגנטים באמצעות ננו-חלקיקים מגנטיים תואמים ביולוגית ונתונים לכוחות מגנטיים עדינים. מטב את היחס בין ננו-חלקיקים לתאים בהתאם לסוג התא. ניתן להשתמש גם בשיטות חלופיות להקמת תרביות ספרואידים. בצע את השלבים בסעיף זה במכסה מנוע זרימה למינרית.
3. הכנת קרום מיקרונקבובי מצופה מטריצה חוץ-תאית
הערה: בצע את השלבים בסעיף זה במכסה מנוע זרימה למינרית.
4. מבחן הפלישה
הערה: בצע את השלבים בסעיף זה במכסה מנוע זרימה למינרית.
5. רכישת תמונות
6. חילוץ תמונות
הערה: השימוש בתוכנת תמונות מוסבר להלן.
7. ניתוח תמונות
הערה: השימוש בתוכנה חופשית מוסבר בשלב זה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה מציג שיטה חלופית להערכת פלישת תאים במבחנה באמצעות ספרואידים המורכבים מסוגי תאים שונים. הוא מאפשר ניתוח של דפוסי פלישה לתאים בהקשר רב-שכבתי ובחינה של דינמיקה של לוקליזציה משותפת של תאים במהלך פלישה (איור 1).
תמונות השדה הבהיר מייצגות לוקליזציה של ספרואידים/תאים, המזוהים על-ידי אגרומרטים כהים/שחורים (איור 2A). מישור הממברנה נקבע על-ידי המיקוד הטוב ביותר בתוך נקבוביות הממברנה, כפי שניתן לראות בתמונה 4 (
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תרביות ספרואידים תלת-ממדיות הן גישה רבת עוצמה לחקר היבטים שונים של ביולוגיה של התא. במחקר זה, אנו מדווחים על פרוטוקול להערכת פלישת תאים ניאופלסטיים באמצעות הטרוספרואידים המחקים את המיקרו-סביבה של הגידול בגישה רב-שכבתית ודינמית יותר. שיטה זו מאפשרת הערכה של לוקליזציה משותפת ודפוסי פלישה בנוכחות תאי סטרומה שאינם ניאופלסטיים.
ישנם כמה צעדים קריטיים המצדיקים התייחסות. ראשית, חשוב לבחור תאים המסוגלים ליצור ספרואידים12. שנית, תאים פולשים במהירויות משתנות, ולכן חיוני לייעל ולק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי עניינים.
עבודה זו נתמכה על ידי קרן המחקר של סאו פאולו (FAPESP 20/10544-1 ו- 20/10664-7). חלק מהתמונות נוצרו באמצעות BioRender.com.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ערכת הדפסה ביולוגית 96 באר | גריינר ביו-וואן | 655840 | שדה מגנטי של כונן ספרואיד. החזקת כונן. 96 באר מיקרופלייט, משטח דוחה תאים |
| CellTrace CFSE ערכת התפשטות תאים | Invitrogen, ThermoFisher Scientific | C34554 | |
| CellTracker אדום CMTPX | Invitrogen, ThermoFisher Scientific | C34552 | |
| CellTracker סגול BMQC צבע | Invitrogen, Thermo Fisher | C10094 | |
| DMEM | Gibco, ThermoFisher Scientific | 31600-034 | |
| DMEM/F12 | Gibco, ThermoFisher Scientific | 12400-024 | |
| מטריצה חוץ-תאית עם מיוג'ל | doi: 10.1186/s12885-015-1944-z | תערובת המורכבת ממיוג'ל (2.4 מ"ג/מ"ל), קולגן (0.8 מ"ג/מ"ל) ומדיום ללא תוספת של תאים ניאופלסטיים | |
| FBS | Gibco, ThermoFisher Scientific | 12657-029 | |
| Hydrocortisone | Sigma | H088 | |
| ImageJ | המכונים הלאומיים לבריאות | תוכנה | |
| Nanoshuttle-PL | Greiner Bio-one | 657841 | מחט ננו-חלקיקים מגנטיים |
| 23 G | Medix | AHMD004 | 25 x 0.60 מ"מ (23 G x 1) |
| PBS pH 7.2 (1x) | Gibco, ThermoFisher Scientific | 2012-027 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין (5,000 U/mL) | Gibco, ThermoFisher Scientific | 15070063 | |
| Pipet Tips | Axygen, Corning Inc. | TF-200-L-R-S | קצה פיפט עם מחסום (מסנן), 200 ומיקרו; L מסנן שמירה נמוך, קצר, התאוששות מקסימלית |
| RPMI | Gibco, ThermoFisher Scientific | 31800-022 | |
| TransWell 24 well | Costar, Corning Inc. | 3422 | Transwell חדיר תומך בתוספת 6.5 מ"מ, צלחת 24 בארות; 0.8 ומיקרו; m ממברנה פוליקרבונט |
| Zen 3.4 (מהדורה כחולה) | תוכנת קבוצת |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.