Qui, documentiamo l'uso del saggio di formazione di colonie di agar morbido per testare gli effetti di un inibitore dell'enzima peptidilarginina deiminasi (PADI), BB-Cl-ammidina, sulla tumorigenicità del cancro al seno in vitro.
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Articolo metodologico
Utilizzo del saggio soft Agar Colony Formazione per identificare inibitori di tumorigenicità in cellule di carcinoma mammario
In questo articolo
Sommario
Abstract
Date le difficoltà intrinseche nello studio dei meccanismi di progressione tumorale in vivo, i saggi basati su cellule come il saggio di formazione di colonie di agar soft (d'ora in poi chiamato saggio di agar morbido), che misura la capacità delle cellule di proliferare in matrici semisolide, rimangono un segno distintivo della ricerca sul cancro. Un vantaggio chiave di questa tecnica rispetto ai tradizionali saggi di coltura cellulare 2D monostrato o 3D di sferoidi è la stretta imitazione dell'ambiente cellulare 3D con quello osservato in vivo. È importante sottolineare che il saggio di soft agar fornisce anche uno strumento ideale per testare rigorosamente gli effetti di nuovi composti o condizioni di trattamento sulla proliferazione e la migrazione cellulare. Inoltre, questo test consente la valutazione quantitativa del potenziale di trasformazione cellulare nel contesto delle perturbazioni genetiche. Recentemente abbiamo identificato la peptidilarginina deiminasi 2 (PADI2) come potenziale biomarcatore del cancro al seno e bersaglio terapeutico. Qui evidenziamo l'utilità del test soft agar per gli studi preclinici antitumorali testando gli effetti dell'inibitore PADI, BB-Cl-amidina (BB-CLA), sulla tumorigenicità delle cellule di carcinoma duttale umano in situ (MCF10DCIS).
Introduzione
Sia le cellule non trasformate (normali) che quelle trasformate possono facilmente proliferare in una coltura monostrato 2D. Questa forma di crescita cellulare aderente è molto dissimile da quella che avviene in vivo dove, in assenza di stimolazione mitogenica, le cellule spesso non si dividono rapidamente all'interno del loro microambiente. Il saggio di agar morbido, d'altra parte, si distingue dai sistemi di coltura 2D perché quantifica la tumorigenicità misurando la capacità di una cellula di proliferare e formare colonie in sospensione all'interno di un gel di agarosio semisolido1. In questo contesto, le cellule non trasformate non sono in grado di propagarsi rapidamente in assenza di ancoraggio alla matrice extracellulare (ECM) e vanno incontro ad apoptosi, un processo noto come anoikis. Al contrario, le cellule che hanno subito una trasformazione maligna perdono la loro dipendenza dall'ancoraggio a causa dell'attivazione di vie di segnalazione come la fosfatidilinositolo 3-chinasi (PI3K)/Akt e Rac/Cdc42/PAK. Pertanto, queste cellule sono in grado di crescere e formare colonie all'interno della matrice di agar morbido semisolida2.
Un uso comune del test di agar morbido è quello di verificare se composti specifici, come gli inibitori PADI, sono in grado di sopprimere la crescita tumorale in vitro. In generale, la conta delle colonie o le dimensioni delle colonie sono letture quantitative del test che possono essere confrontate tra i gruppi di controllo e di trattamento per valutare le differenze nella tumorigenicità cellulare. Pertanto, se si scopre che la formazione di colonie è inversamente correlata all'aumento della concentrazione del farmaco, allora si potrebbe trarre la conclusione che il farmaco è un efficace inibitore della tumorigenicità in vitro. D'altra parte, se il farmaco non influisce sulla formazione di colonie, il farmaco non è al dosaggio appropriato o non è un inibitore tumorigenico efficace. Oltre a utilizzare un test di agar morbido per testare l'effetto antitumorale di un farmaco, questo test può essere utilizzato anche per sondare la relazione tra un gene specifico e la tumorigenesi. Ad esempio, l'effetto della soppressione dell'espressione di PADI2 sulla tumorigenicità può essere affrontato dal trattamento con siRNA PADI2-specifico.
PADI sono enzimi calcio-dipendenti che modificano post-traduzionalmente le proteine convertendo i residui di arginina caricati positivamente in citrullina caricata in modo neutro in un processo noto come citrullinazione o deiminazione3-5. Recentemente abbiamo scoperto che la peptidilarginina deiminasi 2 (PADI2) può funzionare come un nuovo biomarcatore del cancro al seno e che gli inibitori PADI rappresentano terapie candidate per i tumori al seno in stadio iniziale6. Ad esempio, abbiamo precedentemente dimostrato che un inibitore "pan-PADI", la Cl-ammidina, sopprime la proliferazione delle cellule del cancro al seno utilizzando monostrati 2D e che l'inibitore sopprime la crescita degli sferoidi tumorali 3D6. In questo rapporto, ampliamo questi studi e sottolineiamo l'utilità del test soft agar, testando l'efficacia di un nuovo inibitore PADI, BB-CLA, nel sopprimere la crescita di MCF10DCIS colonie di cancro al seno7. Notiamo che abbiamo utilizzato cellule MCF10DCIS per questo esperimento perché sono derivati oncogeni di cellule umane MCF10A non trasformate e perché contengono alti livelli di proteinaPADI2 8 allo stato stazionario. Ipotizziamo che l'attività enzimatica di PADI2 svolga un ruolo chiave nella tumorigenicità di questa linea cellulare e che l'inibizione dell'attività di PADI2 mediata da BB-CLA sopprima la progressione del cancro.
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Protocollo
1. Preparazione del 3% 2-idrossietile Agarose
- In un secco bottiglia di vetro pulito, 100 ml, aggiungere 0,9 g di 2-idrossietile agarosio (Agarose VII) seguiti da 30 ml di acqua distillata.
- Forno a microonde la miscela per 15 secondi e delicatamente agitare. Ripetere questa operazione almeno altre tre volte fino a quando la polvere si dissolve completamente agarosio.
- Autoclave la bottiglia soluzione contenente per 15 min.
- Lasciare che la soluzione di agarosio raffreddare a RT prima di un ulteriore utilizzo. Conservare la soluzione a temperatura ambiente.
2. Preparazione dello strato inferiore: 0,6% agarosio gel
- Pre-warm vari 5 ml e 10 ml pipette a 37 ° C incubatore per impedire l'agarosio solidificazione nella pipetta durante la manipolazione.
- Parzialmente allentare il coperchio della bottiglia e forno a microonde il 3% soluzione di agarosio 2-idrossietile pre-made per 15 sec. Quindi, agitare delicatamente la soluzione e forno a microonde per altri 15 secondi. ATTENZIONE: Fare attenzione quando roteando il agarosoluzione se perché la soluzione si alza quando esposto all'aria e può traboccare.
- Se c'è gel solido residuo nella bottiglia, microonde per pochi secondi.
- Mantenere il flacone contenente la soluzione di agarosio in un bagno d'acqua a 45 ° durante le fasi successive per impedire la soluzione di agarosio solidificazione prematuramente.
- Supporti MCF10DCIS caldo in un bagno di 37 ° C Acque. Nota: MCF10DCIS supporto costituito da DMEM / F12, siero di cavallo 5%, 5% di penicillina streptomicina.
- Trasferimento 3 ml della soluzione di agarosio al 3% usando le pipette preriscaldate in un tubo da 50 ml sterile.
- Immediatamente aggiungere 12 ml di media MCF10DCIS caldi e capovolgere delicatamente il tubo conico per mescolare il agarosio con i media. Cercate di non formare eventuali bolle come essa possa interferire con la colonia conta più tardi.
- Aggiungere delicatamente 2 ml di questa miscela in ciascun pozzetto di una piastra di coltura a 6 senza formare bolle d'aria.
- Incubare il 6 pozzetti cultura horizontally su una superficie piana a 4 ° C per 1 ora per permettere la miscela a solidificare.
- Dopo solidifica miscela, posizionare la piastra in un incubatore a 37 ° C per 30 min. Lo strato inferiore è ora pronto per l'uso.
3. Preparazione del Layer-cellulare contenente: 0,3% agarosio Gel
- Cellule Trypsinize MCF10DCIS e diluire ad una concentrazione cellulare di 4 x 10 4 / ml.
- Take 2 ml di agarosio 3% con pipette preriscaldata e trasferire in un tubo da 50 ml sterile.
- Immediatamente aggiungere 8 ml di MCF10DCIS media per il tubo conico e capovolgere delicatamente per miscelare il agarosio con i media. Evitare la formazione di bolle.
- Prendete 2 ml di cellule MCF10DCIS (4 x 10 4 / ml) e trattare con BB-CLA (0 micron (DMSO) o 1 micron).
- In una diluizione 1: 1, mescolare le cellule con l'agarosio 0,6%.
- Prendere 1 ml di miscela di cellule-agarosio e aggiungere delicatamente sullo strato inferiore del 6 pozzetti cultura pin ritardo (2 x 10 4 cellule / ml).
- Posizionare la piastra di coltura da 6 pozzetti orizzontalmente su una superficie piana a 4 ° C per almeno 15 minuti per consentire lo strato superiore si solidifichi.
- Dopo solidifica miscela, posizionare la piastra in un incubatore a 37 ° per una settimana prima di aggiungere il livello di alimentazione.
4. Preparazione dello strato Feeder: 0,3% agarosio Gel
- Forno a microonde il 3% soluzione di agarosio pre-fatto 2-Hydroxyethyl per 15 sec. ruotare delicatamente la soluzione e forno a microonde per altri 15 secondi.
- Equilibrare la bottiglia di soluzione di agarosio in un bagnomaria a 45 ° C.
- Riscaldare i media MCF10DCIS in un bagno d'acqua a 37 ° C.
- Mescolare 1 ml di soluzione di agarosio al 3% con 9 ml di mezzi MCF10DCIS caldo in una provetta da 50 ml e capovolgere delicatamente per miscelare il agarosio con i media. Evitare la formazione di bolle d'aria.
- Trattare il composto con BB-CLA (0 micron (DMSO) o 1 micron).
- Aggiungere delicatamente 1 ml di questa miscela (senza perming bolle) in ciascun pozzetto della piastra di coltura a 6 pozzetti contenenti il fondo e morbidi strati.
- Posizionare la piastra di coltura da 6 pozzetti orizzontalmente su una superficie piana a 4 ° C per almeno 15 minuti per permettere alla miscela di solidificare.
- Dopo che lo strato alimentatore solidifica, posizionare la piastra in un incubatore a 37 °.
- Ripetere questa procedura alimentazione settimanale sovrapponendo 1 ml di soluzione di agarosio / medio / trattamento 0,3% sullo strato alimentatore esistente per ricostituire le cellule con nuovi media fino a quando si osserva la formazione di colonie. Nota: Agar negli strati morbidi e alimentazione è molto morbido e, di conseguenza, i nutrienti aggiunti dallo strato alimentatore prontamente diffondere nello strato di cellule contenenti per raggiungere le cellule.
5. Data Collection
- Dopo 2,5 settimane di crescita cellulare in soft agar, contare il numero di colonie in ogni pozzetto usando un microscopio ottico. Per facilitare la quantificazione, stampare una griglia su un foglio trasparente e fissare la griglia alla6-pozzetti per aiutare a localizzare dove le cellule sono durante il conteggio. Poiché le dimensioni delle colonie (quantificata dal diametro di ogni colonia) varierà, predefinire una dimensione di riferimento colonia per determinare quale colonie saranno segnati. Per esempio, includere dimensioni colonia di 70 micron o maggiore nell'analisi dei dati.
- Conservare i campioni a 4 ° C per impedire ulteriore formazione di colonie e per future conteggio. Sigillare la piastra di coltura 6 pozzetti con Parafilm per evitare che il gel si secchi.
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Risultati
L'agar morbido dosaggio formazione di colonie può essere utilizzato per una vasta gamma di applicazioni documentano la tumorigenicità delle cellule tumorali. Uno dei principali vantaggi di questa tecnica è che la matrice semisolida favorisce selettivamente la crescita di cellule che possono proliferare in modo ancoraggio-indipendente. Questa caratteristica è esposto principalmente dalle cellule tumorali, ma non dalle cellule normali. Usiamo soprattutto questa tecnica per testare l'efficacia di inibizione della c...
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Discussione
Il tasso di formazione di colonie in agar morbido varia a seconda del tipo di cellula 9. Pertanto, il numero di cellule per cominciare dovrebbe essere ottimizzato e regolato di conseguenza. Un intervallo di partenza consigliato è tra i 5 x 02-01 OTTOBRE x 10 4 cellule per bene con un 6-pozzetti. Inoltre, le dimensioni delle colonie varia a seconda del tasso di crescita di ogni cella. Pertanto, è necessario un predefinito un cut-off per dimensioni delle colonie di annotare colonie individ...
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Siamo grati al Dr. Richard Cerione, al Dr. Marc Antonyak, e a Kelly Sullivan, della Cornell University, per averci fornito consigli tecnici, e alla Dr. Gerlinde Van de Walle, della Cornell University, per aver condiviso il loro microscopio invertito Olympus CKX41.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Zeiss Axiopot | Carl Zeiss Microscopia | 1021859251 | |
| Microscopio Invertito | Olympus | CKX41 | |
| DMEM/F-12 | Lonza BioWhittaker | 12-719F | |
| HyClone Donor Siero equino | Fisher Scientific | SH30074.03 | |
| Penicillina Streptomicina | Life Technologies | 15140-122 | |
| 2-idrossietilagarosio: Tipo VII, bassa temperatura di gelificazione | Sigma-Aldrich | 39346-81-1 |
Riferimenti
- Hamburger, A. W., Salmon, S. E. Primary bioassay of human tumor stem cells. Science. 197, 461-463 (1977).
- Wang, L. H. Molecular signaling regulating anchorage-independent growth of cancer cells. Mt Sinai J Med. 71 (6), 361-367 (2004).
- Vossenaar, E. R., Zendman, A. J., van Venrooij, W. J., Pruijn, G. J. PAD, a growing family of citrullinating enzymes: genes, features and involvement in disease. Bioessays. 25 (11), 1106-1118 (2003).
- Horibata, S., Coonrod, S. A., Cherrington, B. D. Role for peptidylarginine deiminase enzymes in disease and female reproduction. J Reprod Dev. 58 (3), 274-282 (2012).
- Mohanan, S., Cherrington, B. D., Horibata, S., McElwee, J. L., Thompson, P. R., Coonrod, S. A. Potential role of peptidylarginine deiminase enzymes and protein citrullination in cancer pathogenesis. Biochem Res Int. , 895343(2012).
- McElwee, J. L., et al. Identification of PADI2 as a potential breast cancer biomarker and therapeutic target. BMC Cancer. 12, 500(2012).
- Knight, J. S., et al. Peptidylarginine deiminase inhibition disrupts NET formation and protects against kidney, skin and vascular disease in lupus-prone MRL/lpr mice. Ann Rheum Dis. , 1-8 (2014).
- Miller, F. R., Santner, S. J., Tait, L., Dawson, P. J. MCF10DCIS.com xenograft model of human comedo ductal carcinoma in situ. J Natl cancer Inst. 92, 1185-1186 (2000).
- Fan, D., Morgan, L. R., Schneider, C., Blank, H., Fan, S. Cooperative evaluation of human tumor chemosensitivity in the soft-agar assay and its clinical correlations. J Cancer Res Clin Oncol. 109, 23-28 (2000).
- Hamburger, A. W., White, C. P., Dunn, F. E., Citron, M. L., Hummel, S. Modulation of human tumor colony growth in soft agar by serum. Int J Cell Cloning. 1 (4), 216-229 (1983).
- Anderson, S. N., Towne, D. L., Burns, D. J., Warrior, U. A high-throughput soft agar assay for identification of anticancer compound. J Biomol Screen. 12, 938-945 (2007).
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