Il microambiente tumorale è una nicchia molto complessa ed estremamente importante per il mantenimento e la progressione delle cellule tumorali1. È formato non solo dalle cellule tumorali, ma anche dai fibroblasti stromici. Le cellule tumorali sono circondate da uno stroma specifico e diverso dallo stroma dei tessuti normali2. Laminin-332 è una proteina matrice extracellulare ectopicamente espressa nello stroma di diversi tumori, come l'adenocarcinoma pancreatico3. Inoltre, la composizione biochimica dell'ECM e anche le sue proprietà biofisiche, come rigidità e tensione, cambiano all'interno della massa tumorale4. Questo stroma tumorale, o "stroma reattivo", è causato da un adattamento dei fibroblasti alle cellule tumorali vicine e dal reclutamento di altri giocatori molto importanti che sviluppano un ambiente favorevole e favorevole per la progressione del tumore. La differenziazione dei fibroblasti stromali provoca fibroblasti associati al cancro (CAF). Queste cellule possono essere identificate utilizzando diversi marcatori come actin muscolare sleale (SMA)5 o antigene neurale/gliale 2 (NG2)6.
Il modello in vitro più adatto per ricapitolare il microambiente tumorale (TME) con I CAF è difficile da selezionare. Il metodo per imitare i parametri fisiologici del TME in modo efficiente in termini di costi e riproducibile deve essere considerato per un tale sistema modello. All'interno del TME, si verificano diversi processi, come la proliferazione, la differenziazione, la migrazione e l'invasione dei diversi tipi di cellule. Questi processi cellulari possono essere eseguiti singolarmente con diversi metodi. Tuttavia, le condizioni sperimentali devono considerare le interazioni cellulari con il tumore stroma ECM, poiché la rigidità del substrato influenza il processo di differenziazione CAF. R.G. Wells ha commentato l'impatto della rigidità della matrice sul comportamento cellulare e ha evidenziato che l'organizzazione citoscheletrica e lo stato di differenziazione osservati nelle cellule coltivate in vitro potrebbero essere artefattuale7. Diversi stimoli sembrano essere coinvolti nella differenziazione CAF, tra cui tensione meccanica5,7. Per evitare questo, i substrati morbidi 2D potrebbero essere possibili approcci per gli studi di differenziazione, in quanto eludono il problema della plastica piatto di coltura rigida. Una superficie 2D morbida, su cui possono essere coltivati fibroblasti, può essere gel in poliacrilammide rivestiti di collagene,I, per cui la rigidità del gel può essere manipolata dalla concentrazione di poliacrilammide e dal paralinker ad gel. L'adesione e la formazione di fibre da stress ricche di SMA sono esaltate nei fibroblasti insieme alla rigidità del gel8. Questi risultati sottolineano l'importanza degli scaffold di substrato morbido per modelli di differenziazione in vitro più fisiologici. Tuttavia, nelle nostre mani la riproducibilità sperimentale e l'imaging di questi gel erano impegnativi. Per superare queste carenze, abbiamo cambiato il sistema di substrato morbido 2D per un modello di sferoide 3D per gli studi di differenziazione e invasione. Questo modello è più clinicamente rilevante e, simile a un organoide in vitro, riassume in vivo le interazioni cellula-cellula, la produzione e la deposizione di ECM, nonché il comportamento cellulare9.
Gli sferoidi si formano quando le cellule non hanno un substrato a cui aderire. Quando le cellule vengono lasciate senza una superficie adesiva, si aggregano per formare una struttura più o meno sferica. Se gli sferoidi sono composti da un tipo di cellula, sono chiamati omospheroidi; se composti da due o più tipi di cellule diverse formano eterospheroidi.
Tra i diversi metodi per la preparazione degli sferoidi, eseguiamo il protocollo utilizzando piastre di 96 pozze di fondo rotonde non aderenti. È molto efficace per quanto riguarda i costi. Qui produciamo sia omospheroidi di fibroblasti, CAF o CAF privi della sottounità integrin n. 3 per esaminare il processo di differenziazione e gli eterospheroidi dei CAF o integrin, ovvero LE CAF e le cellule carcinoma pancreatiche (AsPC-I e PANC-I) per studiare l'invasione nella matrice circostante.
L'obiettivo di questi studi era quello di utilizzare CAF primari isolati dalle biopsie del carcinoma pancreatico umano. Tuttavia, le biopsie per ottenere le cellule sono scarse e per questo motivo, i CAF utilizzati in questi studi sono stati immortalati utilizzando lentivirus contenente HTERT. Sono chiamati iCAIf, e le loro controparti normali, fibroblaste pancreatiche umane primarie, sono chiamate iNF. I fibroblasti pancreatici umani e le cellule carcinomiche del condotto pancreatico, AsPC-I e PANC-I, sono disponibili in commercio.
Questo protocollo è stato utilizzato per studiare l'effetto dell'interazione laminina-332-integrin nel processo di differenziazione CAF. Per dimostrare la specificità di questa interazione e della sua funzione, sono stati utilizzati composti inibitori: BM2, un anticorpo monoclonale che blocca il sito di legame integrin i lamini lamin-33 catena10, o lebein1, un composto derivato dal veleno di serpente che blocca il integrins leganti alla laminina : 3 , 1 , 1 e 7 ,11,12.
Per il saggio di invasione, le cellule erano state tradusse con lentivirus contenente la codifica cDNA o mCherry (iCAF e iCAF) o GFP integr (AsPC-I e PANC-I) per distinguere i diversi tipi di cellule negli eterospheroids. La trasduzione delle cellule per immortalarle e/o per etichettarle con espressione di proteina fluorescente (mCherry e GFP) è descritta in uno studio precedente13, che dovrebbe essere consultata per ulteriori informazioni.