Questo protocollo descrive una co-coltura di glioma-astrocita a contatto diretto modellata che utilizza la stampa a microcontatto su multistrati di polielettroliti (PEM) per modellare le cellule GBM U87 o A172 e gli astrociti primari.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Questo protocollo descrive una co-coltura di glioma-astrocita a contatto diretto modellata che utilizza la stampa a microcontatto su multistrati di polielettroliti (PEM) per modellare le cellule GBM U87 o A172 e gli astrociti primari.
Il glioblastoma multiforme (GBM) è il tumore maligno cerebrale più abbondante e fatale. Ci sono più di 13.000 casi previsti negli Stati Uniti nel 2020 e nel 2021. I tumori GBM derivano più spesso dagli astrociti e sono caratterizzati dalla loro natura invasiva, spesso reclutando tessuti sani nel tessuto tumorale. Comprendere la comunicazione tra astrociti e cellule di glioblastoma è fondamentale per la comprensione molecolare della progressione tumorale. Questo protocollo dimostra un nuovo metodo di co-coltura patterned per studiare gli effetti mediati dal contatto degli astrociti sul GBM impiegando l'assemblaggio strato per strato e il patterning guidato dalla forza microcapillare. I vantaggi includono un ambiente di coltura cellulare privo di proteine e un controllo preciso dell'interazione cellulare dettato dalle dimensioni del modello. Questa tecnica fornisce un protocollo versatile, economico e riproducibile per imitare l'interazione cellulare tra glioma e astrociti nei tumori del glioma. Questo modello può essere ulteriormente utilizzato per individuare i cambiamenti nella biologia molecolare del GBM dovuti al contatto fisico con gli astrociti o con la comunicazione di cofattori solubili mediati senza contatto.
Il glioblastoma multiforme (GBM) è il tumore cerebrale più prolifico e mortale negli Stati Uniti, con un tempo di sopravvivenza mediano di circa 15 mesi. Meno del 7% dei pazienti con GBM sopravvive più di 5 anni dopo la diagnosi 1,2. A 10 anni, questa cifra scende a meno dell'1%1,2. Sebbene altri tipi di cancro abbiano apportato notevoli miglioramenti nella sopravvivenza negli ultimi decenni, il successo dei pazienti con GBM non è all'altezza. Per sviluppare interventi terapeutici di successo, è necessario utilizzare un modello in situ appropriato per sviluppare una comprensione più approfondita della biologia del tumore del GBM. Questa comprensione è fondamentale per migliorare i risultati clinici per i pazienti con GBM.
Il cervello contiene una grande varietà di tipi di cellule, ognuna delle quali riempie nicchie specifiche per promuovere la funzione e la sopravvivenza dell'organismo. Oltre ai neuroni, ci sono una varietà di cellule gliali, tra cui astrociti, oligodendrociti e microglia. Gli astrociti, in particolare, sono stati implicati nella crescita e nell'invasione tumorale del GBM attraverso la secrezione di fattori solubili pro-migratori3. Inoltre, ci sono alcuni rapporti secondo cui il contatto fisico è la forza trainante della migrazione e dell'invasione delle cellule di glioma mediata dagli astrociti 4,5. Tuttavia, le basi molecolari che guidano questo cambiamento rimangono in gran parte sconosciute.
Al fine di studiare gli effetti mediati dal contatto degli astrociti sulla crescita tumorale, questo protocollo riporta lo sviluppo di un metodo riproducibile e privo di proteine per il patterning cellulare in vitro. In questo metodo, i multistrati di polielettroliti (PEM) vengono sistematicamente assemblati per formare una superficie uniforme priva di proteine. I PEM sono costruiti utilizzando un sistema policatione-polianione che comprende rispettivamente poli(diallilmetilammonio cloruro) (PDAC) e poli(sterene) solfonato (SPS). Questi polimeri sono stati scelti sulla base di studi precedenti che hanno riportato un legame preferenziale delle cellule a SPS rispetto a PDAC 6,7,8,9,10. Su queste superfici PEM, questo protocollo utilizza la litografia a forza microcapillare per progettare modelli di co-coltura modellati di astrociti primari e cellule GBM.
Le tecniche qui presentate consentono l'ingegnerizzazione precisa di specifiche interazioni cellula-cellula attraverso il controllo del pattern di superficie, supportando così lo studio altamente riproducibile della comunicazione cellulare. Inoltre, la superficie biomimetica inerente a questa piattaforma facilita lo studio della comunicazione diretta cellula-cellula che è cruciale per approfondire la comprensione meccanicistica della comunicazione tra diversi tipi di cellule. Oltre a questo, il metodo è a basso costo e offre un vantaggio significativo per la conduzione di studi in vitro per esplorare la comunicazione cellulare. In particolare, questo protocollo sfrutta l'attaccamento differenziale di GBM su SPS (-) su PDAC (+) per creare co-colture modellate di linee cellulari di GBM e astrociti primari.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Questo studio è stato condotto in stretta conformità con le raccomandazioni della Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio del National Institutes of Health. Il protocollo è stato approvato dal Comitato per l'Etica degli Esperimenti Animali dell'Università del Nebraska-Lincoln (ID Progetto: 1046). Gli astrociti primari sono stati preparati da cuccioli di ratto Sprague-Dawley di 1-3 giorni in conformità con il protocollo IACUC 1046 dell'UNL e secondo il protocollo con lievi modifiche 7,11.
1. Preparativi
2. Stampaggio di timbri in polidimetilsilossano (PDMS)
3. Costruzione di multistrati di polielettrolita (PEM)
NOTA: Questo protocollo descrive il rivestimento al plasma con un serbatoio di ossigeno pressurizzato collegato e un accessorio per la miscelazione del gas (vedere la Tabella dei materiali). È adatto qualsiasi metodo per pulire uniformemente al plasma la superficie del polistirene per colture tissutali (TCPS). Potrebbe essere necessario ottimizzare il tempo e l'intensità dall'utente quando si utilizza un diverso metodo di pulizia al plasma.
4. Modellazione PEM tramite microstampaggio nei capillari
5. Visualizzazione di modelli stampati con carbossifluoresceina (CFSE)
NOTA: Eseguire questa procedura per visualizzare i modelli stampati o saltare questo passaggio e preparare invece i modelli per la coltura cellulare. Una volta che i modelli sono stati colorati, non possono essere utilizzati per la coltura cellulare. Una volta acquisita sufficiente fiducia nella timbratura, i modelli possono essere utilizzati per la coltura cellulare. La carbossifluoresceina è sensibile alla luce. Macchiare e trasportare al buio.
6. Colorazione e semina di cellule di glioblastoma con carbossifluoresceina
NOTA: Tutte le operazioni di coltura cellulare devono essere eseguite in un'adeguata cappa di biosicurezza di Classe II.
7. Colorazione e semina di astrociti primari con PKH26
NOTA: Tutto il lavoro di coltura cellulare deve essere eseguito in una cappa di biosicurezza di Classe II adeguata.
8. Imaging a fluorescenza di monocolture e cocolture patternizzate
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Il protocollo qui descritto descrive l'ingegnerizzazione della co-coltura con pattern di contatto diretto di cellule di glioma e astrociti. Questa piattaforma fornisce un modello biomimetico multicellulare per studiare il ruolo del contatto diretto nella comunicazione tra astrociti e cellule di glioma nella progressione del glioblastoma multiforme (GBM). La Figura 1 fornisce uno schema della modifica graduale della superficie e dell'introduzione cellulare delineata sopra. La prima fase consi...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
I passaggi critici per garantire il successo dell'assemblaggio di una co-coltura patterned riproducibile includono: 1) il successo del patterning della superficie mediante microstampaggio nei capillari, 2) il successo del lavaggio delle cellule colorate e 3) l'analisi della co-coltura nella finestra di "coltura matura". In primo luogo, la riproduzione di successo dei pattern con microstampaggio nei capillari è fondamentale per la riproducibilità dell'interazione, poiché questo è ciò che ...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.
Questo lavoro è stato sostenuto, in tutto o in parte, dalle sovvenzioni NIH 1R01AA027189-01A1 (a S.K.), P20 GM104320 (al Nebraska Center for the Prevention of Obesity Diseases Pilot Grant a S.K.), P20 GM113126 (al Nebraska Center for Integrated Biomolecular Communication-Project Leader S.K.); UNL Office of Research and Development Biomedical Seed Grant e Nebraska Research Initiative-Systems Grant (a S.K.). K.M.S. è stato finanziato attraverso T32GM107001, una borsa di studio.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 0,25% Tripsina-EDTA | Fisher Scientific | 25200056 | |
| 15 ml Nunc Provette da centrifuga sterili in polipropilene conico | Fisher Scientific | 12-565-268 | |
| 5(6)-Carbossifluoresceina diacetato N-succinimidil estere | Millipore Sigma | Cat#21888 | |
| 50 ml Nunc Conico sterile in polipropilene Provette da centrifuga | Fisher Scientific | 12-565-270 | |
| Linea cellulare A172-MG GBM | Ematocitometro a linea chiara ATCC | CRL-1620 | |
| Sigma | Z359629 | O altro dispositivo di conteggio cellulare adatto | |
| Incubatore cellulare | N/A | N/A | |
| Centrifuga da tavolo raffreddata per provette da 15 mL | N/A | N/A | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | MP Biomedicals | ICN 1033120 | |
| Pulitore al plasma espanso | Plasma Harrick | PDC-001-HP | Con serbatoio di ossigeno pressurizzato collegato e accessorio per miscelatore di gas PlasmaFlo (PDC-FMG) |
| Siero fetale bovino (FBS) | Atlanta Biologicals | S11550H | |
| Fluorosilano | Sigma Aldrich | 667420 | Nome chimico completo: 1H,1H,2H,2H-Perfluoroottiltrietossisilano |
| Microscopio da tavolo invertito | N/A | N/A | Microscopio in grado di eseguire immagini fluorescenti con λ ex = 551 nm; λ em 567 nm [ad esempio filtro rodamina] (colorante PKH26) e λ ex 492 nm; λ em 517 nm [ad es. filtro blu di interferenza (IB)] (colorante CFSE) |
| NaCl | Sigma Aldrich | S7653 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | 567530 | |
| Penicillina-Streptomicen | Fisher | Scientific 15140122 | |
| PKH26 Red Fluorescent Cell Linker Mini Kit | Millipore Sigma | Cat#MINI26-1KT | |
| Soluzione di cloruro di poli(diallildimetilammonio) (PDAC) | Sigma Aldrich | 409014 | 20% in peso in H2O |
| Poli(4-stirensolfonato) (SPS) | Sigma Aldrich | 243051 | MW medio ~70.000 |
| Astrociti primari, isolati da ratti Srague Dawley Charles | River | Crl:SD | Ratti da Charles River; Cellule isolate in laboratorio |
| Bisturi | N/A | N/A | |
| Bicarbonato di sodio | Sigma Aldrich | S5761 | |
| Sylgard 184 Kit di elastomeri siliconici | Dow Chemical | Cat#2646340 | |
| Trypan Blue Stain | Fisher Scientific | 15-250-061 | |
| TryplE | Fisher Scientific | Gibco TrypLE | |
| U87-MG GBM linea cellulare | ATCC | HTB-14 | |
| Essiccatore sottovuoto | N/A | N/A |
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Questo articolo è stato pubblicato
Video in arrivo