ここでは、細胞凝集を通じて3D細胞スフェロイドを形成するための迅速で柔軟なプロトコルについて説明します。これは、複数の細胞タイプに容易に適応でき、細胞遊走、浸潤、アノイキスアッセイなどのさまざまなアプリケーションでの使用や、細胞-マトリックス相互作用のイメージングと定量化に適しています。
Method Article
ここでは、細胞凝集を通じて3D細胞スフェロイドを形成するための迅速で柔軟なプロトコルについて説明します。これは、複数の細胞タイプに容易に適応でき、細胞遊走、浸潤、アノイキスアッセイなどのさまざまなアプリケーションでの使用や、細胞-マトリックス相互作用のイメージングと定量化に適しています。
単層細胞培養物は十分に複雑な細胞-細胞及び細胞-マトリックス相互作用に関与する組織のインビボ挙動をモデル化しません。三次元(3D)細胞培養技術は、接着細胞培養物の欠点に対処するために開発され、最近の技術革新です。 インビトロ組織類似体を生成するためのいくつかの技術が開発されてきたが、これらの方法を確立すること、高価、しばしば複雑であり、特殊な装置を必要とし、一般的にのみ、特定の細胞型との互換性により制限されます。ここでは、腫瘍の様々な成長と正常細胞株と互換性のある一貫したサイズの多3Dスフェロイドに細胞を集約するための迅速かつ柔軟なプロトコルを記述します。我々は、足場非依存性スフェロイドの生成を促進し、高度に再現可能な方法で細胞単層の形成を防止するために、血清およびメチルセルロース(MC)の種々の濃度を使用します。 INDIVのための最適条件idual細胞株はスフェロイド形成培地中MCまたは血清濃度を調整することによって達成することができます。生成された3Dスフェロイドは、細胞シグナル伝達または遺伝子発現研究、候補薬物のスクリーニング、またはそのような腫瘍細胞の浸潤および遊走などの細胞プロセスの研究に含めた幅広い用途での使用のために収集することができます。プロトコルはまた、容易に単一細胞からクローンスフェロイドを生成するように適合され、足場非依存性増殖およびアノイキス耐性を評価するために適合させることができます。全体として、我々のプロトコルは、組織の三次元微小環境を再現し、正常細胞および腫瘍細胞のインビボ増殖をモデル化するために、3D細胞スフェロイドを生成し、利用するための簡単に修正する方法を提供します。
腫瘍細胞の挙動の生物学的に関連する評価は、これらが十分に生体内で見つかった細胞微小環境を反映していないため、部分的には、従来の2次元(2D)細胞培養法を用いて挑戦されています。培養物( 例えば 、Boydenチャンバーアッセイ)に細胞外マトリックス成分を組み込んだ別のアプローチは、生体内の組織環境の複数の生理的に代表的なものです。しかしながら、それらは個々の細胞の挙動の評価に限定することができ、組織または腫瘍増殖1、2、3に寄与する細胞-マトリックス及び細胞-細胞間相互作用のインビボでの組み合わせで複合体を再現しません。
多細胞スフェロイドの使用は、より正確にin vivoでの細胞増殖1のコンパクトなアーキテクチャを再現最近のアプローチであります4。スフェロイドは、正常細胞の細胞-マトリックス相互作用を調査するために使用することができるだけでなく、転移性増殖または薬剤耐性4のように、腫瘍進行の特性をモデル化するために、腫瘍の類似体として作用することができます。
スフェロイドは、単一細胞クラスター( 例えば 、懸滴、遠心分離法)6,7を形成するために、複数の細胞の凝集を促進することにより、より迅速マトリックス5内に埋め込まれた単一細胞の増殖により形成された、又はされてもよいです。既存の細胞凝集技術は、高価な材料や特殊な装置を必要とし得ます。加えて、これらのスフェロイドは、サイズ及び形態の広い範囲を有し、成長条件または困難な処置間の比較を行う、大量に製造することが困難であってもよいです。最後に、これらの方法によって生成されたスフェロイドは、タンパク質extracelから単離することは困難ですそれらは、他のアプリケーションで使用するために埋め込まれたlularマトリックス。
ここでは、市販のU底細胞撥プレートと不活性接着促進マトリックス、メチルセルロースを使用して、一貫サイズのスフェロイドの急速な形成のための堅牢かつ容易に修正細胞凝集方法を説明します。一旦形成されると、これらの多細胞スフェロイドを容易に広範囲の用途での使用のために単離されます。プロトコルはまた、容易に他の細胞プロセスを評価するために使用され得る細胞増殖を介してスフェロイドを生成するように適合されています。ここでは、これらの二つの異なる回転楕円体形成プロトコルのアプリケーション例として、免疫蛍光染色によって定量し、細胞浸潤アッセイ、およびアノイキスアッセイを示します。
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注:すべての試薬および消耗品は、 物質一覧に記載されています。
細胞凝集により1スフェロイド生産
2.スフェロイド浸潤アッセイ(図4)
侵略の3定量:明視野顕微鏡
侵攻の4定量化:ライブ細胞染色と蛍光顕微鏡
侵攻の5.定量:蛍光抗体法
注:使用はレモする前に、すべての溶液および緩衝液を0.45μmのフィルターを通過する必要があります負染色に影響を与えることができる破片を、VEの。
6.アノイキスアッセイ
注:スフェロイド形成プロトコルは容易に種々の細胞型における足場非依存性増殖およびアノイキス耐性を定量化するように構成されています。
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我々は、細胞撥プレートとMCを補充したスフェロイド形成媒体を使用して個別のスフェロイドを生成するための柔軟で効率的な方法を説明します。 MCおよび血清の適切な条件の下では、個々の細胞が落ち着くとウェル底への最小限の遵守とスフェロイドを形成するために、ウェルの中央で一緒に接着します。このプロトコルを使用して、スフェロイドは、細胞株の様々な( 図2B)から生成されました。 MCおよび血清濃度の滴定は、単一のスフェロイドの断片化することなく、操作を可能にするのに十分に頑強であるが形成される最適な条件を同定するために、各細胞株のために必要とされます。最適には、スフェロイドは、直径200〜500ミクロンの間であった、と最小限の細胞破片と緊密に付着細胞から成っていました。スフェロイドは、彼らが収集され、多種多様なアッセイで使用することができるように、損傷を与えることなく、穏やかな処理を生き延びました。
図3A)によって損なわれる可能性があります。...
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私たちは、安価で広く入手可能な試薬を用いたin vivo組織のアーキテクチャをモデル化するために、3Dスフェロイドを生産するための迅速かつ柔軟な方法を提示します。我々のプロトコルは、細胞凝集を媒介し、細胞単層の形成を最小限にするためにMC 8,9の非細胞毒性および接着促進特性を利用します。動物源から単離されたタンパク質ベースのマトリックスとは異なり、MCは、不活性でない成長因子を含まず、かつ容易に残差行列が存在しない様々な用途に使用するための球状の単離を可能にすること、洗浄することによって除去されます。私たちのプロトコルは、様々な実験条件下で成長させたスフェロイドの直接比較を可能にする、均一なサイズのスフェロイドを生成するために、一貫性のある細胞数の急速な凝集を使用しています。この方法は、(複数の腫瘍関連細胞型の固定数を組み合わせることにより、インビボ腫瘍増殖にモデル化するために混合培養に適合させることができますより正確に腫瘍環境を表すために、例えば、線維芽細胞、白血...
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著者らは開示するものは何もない。
著者は、クイーンズ大学生物医学イメージングセンターのM.ゴードン氏に感謝します。この研究は、カナダがん研究協会(19439)およびカナダ保健研究所(MOP-142303)(LMM)からの運営助成金、およびテリーフォックス研究所の学際的がん研究のトレーニングプログラム(SMM、EYL)からのオンタリオ大学院奨学金と学生シップ、およびクレイグジュリーサマースチューデントシップ(SMM)によって支援されました。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Buffers | |||
| 10x Phosphate buffered saline | サーモフィッシャーサイエンティフィック | AM9625 | |
| カルシウム溶液 | Sigma-Aldrich | 21114 | PBS+洗浄バッファーに使用されます。塩化カルシウムを添加してPBS+洗浄バッファーをオートクレーブしないでください |
| マグネシウム溶液 | Sigma-Aldrich | M1028 | PBS+ 洗浄バッファーに使用されます。塩化マグネシウムを添加してPBS+洗浄バッファーをオートクレーブしないでください |
| Name | strong>Company | カタログ番号 | コメント |
| スフェロイド形成用 | |||
| 96ウェルU底細胞撥水プレート | Greiner Bio-One | 650970 | |
| ダルベッコの改良型イーグルス培地 | Sigma-Aldrich | D5546 | SH-SY5Y、PANC-1、TPC-1細胞株の培養用 |
| F12K 中型 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 2112722 | TT細胞株の培養用 |
| ウシ胎児血清 | Sigma-Aldrich | F1051 | フィルター 使用前に微粒子汚染物質を除去するために |
| メチルセルロー | スSigma-Aldrich | M7027 | で100 mg/mLに調製 |
| ロズウェルパーク記念研究所 培地 | Sigma-Aldrich | R8758 | HCT-116、BxPC-3細胞株の培養用 |
| TrypLE Express | Thermo Fisher Scientific | 12605028 | Dissociation buffer |
| Name | Company | カタログ番号 | コメント |
| For Invasion Assay | |||
| Bovine Type I Collagen | Corning Incorporated | 354231 | Stock 3.1 mg/mL;使用中は氷上で保持します |
| DMEMフェノールレッドフリー低グルコース | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 11054-20 | Phenol Redサプリメント培地と比較してバックグラウンド蛍光が少ない |
| グリア細胞株由来神経栄養因子 | Peprotech | 450-10 | 化学誘引剤 |
| 名前 | 会社 | >カタログ番号 | コメント |
| For Immunofluorescence Microscopy | |||
| #1.5 Coverglass | Electron Microscopy Sciences | 72225-01 | 切除されたスフェロイドの取り付け用 |
| Alexa-Fluor 488 Phalloidin | Thermo Fisher Scientific | A12379 | アクチンを1:200で染色するために使用 |
| ウシ血清アルブミン | Bioshop Canada Incorporated | ALB001 | BSAブロッキングバッファーに使用 |
| Dabco 33-LV | Sigma-Aldrich | 290734 | 退色防止 |
| グリセロール | Bioshop Canada Incorporated | GLY001 | MOWIOL封入剤に使用 |
| ImageJ Software | Freeware, NIH | - | 画像解析に使用 |
| Microslides | VWR International | 48312-024 | 切除されたスフェロイドの取り付け用 |
| MOWIOL 4-88 | EMD-Millipore | 475904 | MOWIOLの取り付け媒体に使用 |
| パラホルムアルデヒド | EMD-Millipore | PX0055-3 | 固定バッファーに使用 |
| Triton X-100 | Bioshop Canada Incorporated | TRX777 | 透過化バッファーに使用 |
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