ここでは、インビトロマンモスフィア自己再生定量アッセイの実施と解釈について説明する。
ここでは、インビトロマンモスフィア自己再生定量アッセイの実施と解釈について説明する。
乳腺は、女性のライフサイクルを通じて大規模なホルモンの変化を経るので、広範な再生能力によって特徴付けられます。乳腺幹細胞(MaSC)の役割は、生理学的/発達的な文脈と乳房発癌の両方で広く研究されている。この側面では、MaSC特性に焦点を当てたex vivo研究が非常に求められている。マンモスフィア培養は臓器形成のサロゲートを表し、基礎研究と翻訳研究の両方にとって貴重なツールとなっています。ここでは、マウス一次マンモスフィア培養の生成とMaSC増殖特性の定量に関する詳細なプロトコルを提示する。このプロトコルには、乳腺の採取と消化、原発性乳腺上皮細胞(MEC)の分離、一次哺乳動物培養物の確立、シリアル通過、マンモスフィア増殖パラメータの定量および結果の解釈が含まれる。一例として、自己再生と増殖の増加につながる正常MECに対する低レベル構成Myc発現の効果を提示する。
乳腺上皮幹および前駆細胞の単離およびインビトロ培養は、乳腺細胞生物学におけるその性質を理解するために不可欠となっている。エレガントな系統トレースとシリアル移植アッセイは、生体内ニッチのコンテキストで幹細胞(SC)および他の組織サブセットの研究を可能にしました。ただし、この方法は時間がかかり、レポーター マウス モデル1、2、3、4、5の生成が必要です。したがって、乳腺幹細胞(MaSC)のインビトロ培養と伝播は、主要な幹機能、すなわち自己再生および分化能力をスペアリングしながら、この分野における最大の課題の1つです。過去数年間で、マンモスフィアアッセイは、正常な乳腺組織と乳癌増殖の両方をモデル化し、正常または癌SC(CSC)を定量化し、生体内文脈6、7、8、9、10、11におけるそれぞれの活動の代理レポーターとしての自己再生能力を評価するために広く使用されてきた。
マンモスフィアアッセイは、新鮮に単離された乳腺上皮細胞(MEC)が非付着状態で培養され、MaSCsのみが生存し、他のすべての細胞型がアノイキスによって死ぬことを前提とした、効率的で費用対効果の高いアプローチです。また、連続非付着通路において数世代のマンモスフィアを形成する能力は、MaSCs6、9、11の自己再生能力に関連している。ここでは、ドンツと同僚7が最初に先駆的な神経球アッセイ12の改変として開発した定量的マンモスフィアアッセイの詳細なプロトコルを説明し、適切な成長因子を添加して非付着、無血清条件における適合性SCの増殖を可能にする。
インビボ手続きは、EU指令2010/63に従い、当社の機関倫理委員会(動物ウェルベシングのための生物--OPBA)およびイタリア保健省(IACUC番号762/2015および537/2017)の承認を受けた後に行われました。
1. マウス乳腺採取と消化
2. 一次マウスMECの分離
3. シリアルマンモスフィア再めっき
4. デジタル画像解析(DIA)を用いた球体列挙
5. 累積成長曲線計算
注:各通路の終わりに各ウェルでカウントされるマンモスフィアの数(PN)は、PNの始めに播種されたマンモスフィア開始細胞の数を反映する。
正常なMECにおけるMyc過剰発現は、マンモスフィア開始細胞の頻度の増加につながる。これは二重メカニズムによって達成される:MycはMaSC対称分裂の速度および新しいMaSC11への前駆者の再プログラミングの頻度を増加させる。低構成Myc発現の効果を試験するために、4-ヒドロキシタモキシフェン(4-OHT)15によってMyc活性を誘導することができるRosa26-MycERトランスジェニックマウスモデルを用いた。まず、4-OHTがない場合、超低接着6ウェルプレートにMECをめっきし、線維芽細胞を除去しました。最初の一節の後、培養物を2つに分割しました:2つの井戸を未処理に保ち(コントロール)、2つのウェルを200 nM 4-OHT(MycER)で処理しました。3つの独立した実験について、5つの連続した通路の球数と細胞数を数えた( 表1)。通路ごとの累積セル数と球数を表2に示します。4-OHT による誘導は、図 1に示すように、球と細胞の増殖速度の増加につながります。

図1:代表的な結果制御とMycERマンモスフィアの累積球(A)および細胞(B)成長曲線。3つの独立した実験の平均と標準偏差が示されます。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
| 第1めっき | 第2めっき | 第3めっき | 第4めっき | 第5めっき | ||||||||||||
| セルメッキ | セル数 | 球数 | セルメッキ | セル数 | 球数 | セルメッキ | セル数 | 球数 | セルメッキ | セル数 | 球数 | セルメッキ | セル数 | 球数 | ||
| Exp1 | コントロール | 77,000 | 50,000 | 31 | 65,000 | 58,500 | 41 | 57,000 | 30,000 | 32 | 30,000 | 22,000 | 5 | 22,000 | 0 | 0 |
| 77,000 | 81,000 | 41 | 65,000 | 55,000 | 23 | |||||||||||
| MycER | 77,000 | 31,0000 | 193 | 80,000 | 375,000 | 323 | 80,000 | 380,000 | 217 | 80,000 | 220,000 | 223 | 80,000 | 170,000 | 155 | |
| 77,000 | 110,000 | 142 | 80,000 | 505,000 | 396 | 80,000 | 270,000 | 149 | 80,000 | 290,000 | 194 | 80,000 | 250,000 | 160 | ||
| Exp2 | コントロール | 75,000 | 75,000 | 71 | 60,000 | 17,000 | 34 | 28,000 | 45,000 | 29 | 45,000 | 13,000 | 2 | 13,000 | 0 | 0 |
| 75,000 | 47,000 | 45 | 60,000 | 11,000 | 47 | |||||||||||
| MycER | 75,000 | 200,000 | 188 | 80,000 | 225,000 | 277 | 80,000 | 230,000 | 155 | 80,000 | 210,000 | 211 | 80,000 | 100,000 | 95 | |
| 75,000 | 250,000 | 192 | 80,000 | 202,500 | 283 | 80,000 | 305,000 | 185 | 80,000 | 160,000 | 237 | 80,000 | 100,000 | 133 | ||
| Exp3 | コントロール | 82,500 | 130,000 | 121 | 80,000 | 45,000 | 105 | 80,000 | 110,000 | 86 | 80,000 | 58,500 | 75 | 58,500 | 58,500 | 78 |
| 82,500 | 125,000 | 177 | 80,000 | 71,250 | 42 | |||||||||||
| MycER | 82,500 | 325,000 | 457 | 80,000 | 610,000 | 327 | 80,000 | 367,000 | 309 | 80,000 | 500,000 | 260 | 80,000 | 115,000 | 146 | |
| 82,500 | 475,000 | 463 | 80,000 | 455,000 | 392 | 80,000 | 415,000 | 204 | 80,000 | 470,000 | 295 | 80,000 | 185,000 | 161 | ||
表1:球体数をカウントし、各通路でめっき・カウントした細胞数を示す。

表 2: めっき球数と累積球数とセル番号の計算この表の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。(右クリックしてダウンロードします。
ここでは、vitroにおけるMaSC増殖特性の定量的説明のためのプロトコルについて説明する。一例として、通常のマウスMaSCに対する低レベル構成Myc発現の効果を提示する。ただし、この方法はさまざまなコンテキストにも同様に適用できます。ヒトまたはマウスの一次細胞は、確立された細胞株と同様に、連続して通過することができるマンモスフィア培養を確立するために、アンカレッジ独立した条件で培養することができる。遺伝子過剰発現およびRNA干渉は、第1通路の終わりにウイルス導入工程を加えてプロトコル内に容易に導入することができる(ステップ3.5後)。あるいは、細胞は付着に感染し、次いでマンモスフィアとしてめっきすることができる。
ここで提示されるアッセイの重要な側面は、結果16、17の解釈を妨げる凝集体の生成を避けるのに十分に低いはずの播種細胞密度である。マンモスフィアの形態は、このあいまいさを解決するために有益であり得る。各通路の最後に、コンパクトで丸い球のみを列挙する必要があります。回転楕円体の円形とサイズの両方を考慮する必要があります。DIA の自動化されたプロセスを使用して、このステップは客観的かつ絶対的な方法で適切なしきい値で保証されます。多くの場合、前駆者は、マンモスフィアカウントから除外されるべき細胞のアシナール構造または小さなクラスターを形成する。経験則として、直径100μmの閾値を使用します。最後に、無傷または完全に解離したマンモプスが1つの通路から次の通路に移らないように注意する必要があります。一方、過剰なピペットは細胞死の増加につながります。したがって、このような困難が発生した場合は、軽度のトリプシン化またはアキュターゼ処理を使用し、解離球を40μmのストレーナーを通して単一細胞懸濁液の生成を確実にすることをお勧めします。
球形成効率(SFE)は、マンモスフィア培養におけるSCまたはCSC定量ex vivoのサロゲートとして代替的に使用されている。SFEは確かに所定の細胞集団における幹細胞様細胞の尺度である。ただし、異なる時点でのみ情報を提供するため、あまり良心的なアプローチではありません。累積球数と累積成長曲線の生成の計算は、代わりに、培養が排気するまでの培養工程からの培養速度の推論、または不滅の培養の場合は所望の通路数の推論を可能にする。成長特性の評価は、係数R2を介した指数関数的成長からの偏差の評価を可能にし、第2のステップでは、GR値自体の評価を可能にします。
重要なことに、累積マンモスフィア成長曲線は、CSCレベル6、11で選択的に小分子阻害剤または他の化学療法薬の効果を評価するために使用することができる。5~7箇所で機能的に排気する正常な原発性哺乳類球とは対照的に、腫瘍マンモスフィアは無限に膨張する傾向がある。この機能は、無制限の CSC 自己更新機能にリンクされています。増殖およびCSC自己再生に及ぼす影響は、それぞれ腫瘍細胞およびマンモスフィア成長曲線の生成を通じて結合解除することができる。CSC特異的効果は、累積細胞増殖速度6、11に影響を及ぼす有無にかかわらず、累積マンモスフィア増殖速度の低下をもたらすことが期待される。
最後に、もう一つの関心領域は、成人組織SCリプログラミングの1つである。完全に成長したマンモスフィアは、生体内6、9、11、18、19の移植時に乳房圏開始能および乳腺再生を含むわずかな部分のみが茎のような特徴を保持するフェノタイプ異種細胞集団からなる。乳腺前駆体は、このようにして、インビトロ標識保持アッセイ6、9、11、または、ex vivo、確立された表面マーカー2、3を用いて単離することができる。特に、乳腺前駆者はアノイキスを生き残ることができず、マンモスフィアを形成することができない。強制Myc発現は、PKHneg11として単離された乳腺前駆体にマンモスフィア開始電位を付与することが示されており、その結果、無期限に通過できる培養物の生成をもたらす。同様に、生理学的リプログラミングの陰性レギュレータの干渉は、同じアッセイを用いて試験することができる。このコンテキストでは、発生する可能性のある一般的な問題は、セル入力の数が限られています。セル入力が 10,000 セルより低い場合は、24 ウェル プレート (最大 5,000 個の生存セル/mL) にシードすることをお勧めします。それにもかかわらず、アンカレッジ独立した培養条件は、特にリプログラミング効果が即座にない場合に、リプログラミングを採点するには過酷すぎることが証明できます。このような場合、支持マトリックスおよび3次元オルガノイド培養物の使用は、より適切な20であり得る。
全体的に、マンモスフィアアッセイは、正常および腫瘍MEC集団におけるステム様特性をスコアリングするために容易に採用することができる費用対効果の高いオプションである。このプロトコルで取られた定量的アプローチは、異なる条件で行われる、または多様な刺激にさらされる培養物間の比較を容易にする。厳格に従うと、それは生体内で茎の特性を定義する複数のプレーヤーの結合を解除することを可能にする比較的単純なex vivoモデルシステムを提供し、より詳細な機械的研究の可能性を提供する。
著者たちは何も開示する必要はない。
私たちは、Rosa26-MycERトランスジェニックマウスモデルの種類の贈り物のためにブルーノ・アマティに感謝します。この研究は、WWCR、AIRC、ERC、イタリア保健省からP.G.P.T.V.およびX.A.への助成金を受け、FIRCとA.S.によってFUV補助金によって支援されました。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ACK溶解バッファー | ロンザ | 10-548E | 塩化アンモニウムカリウム溶解液、100mL。 |
| B27 | Invitrogen | 17504-044 | B27サプリメント50X(10mL)。最終濃度 2% v/v. |
| bFGF | Peprotech | 100-18B | ヒト組換え線維芽細胞増殖因子 - 基本、50 μg. ストック溶液 100 μg/μトリス中のL、5 mM、pH 7.6。最終希釈率 0.02% v/v. |
| コラゲナーゼ | Σ | C2674 | コラゲナーゼ Clostridium histolyticum.I-A型、凍結乾燥粉末、1g。DMEMで20,000 U/mLをストックします。最終希釈率 1% v/v. |
| DMEM | ロンザ | 12-614F | ダルベッコの改良型イーグルの中型 |
| DPBS | マイクロジェム | S17859L0615 | ダルベッコのリン酸塩緩衝生理食塩水 |
| EGF | テブバイオ | AF-100-15 | 組換えヒト上皮成長因子。ストックソリューション 100 μg/mL 滅菌 dH2O 中 最終希釈率 0.02% v/v. |
| グルタミン | ロンザ | 17-605E | L-グルタミン、200 mM。最終希釈率 1% v/v. |
| ヘパリン | PharmaTex | 34692032 | ストック濃度 5,000 IU/mL。最終希釈率 0.008% v/v. |
| ヒアルロニダーゼ | ΣH4272 | IV-S型 粉末 750-3,000 U/mg 固体 30 mg. 原液 10 mg/mL 無菌 dH2O. 最終希釈液 1% v/v. | |
| ヒドロコルチゾン | Sigma | H0888 | ストック濃度 100 μg/mLです。最終希釈率 0.5% v/v. |
| インスリン | SAFCBiosciences | 91077C | インスリン、ヒト組換え、乾燥粉末、250 mg.ストック濃度1 mg / mL。最終希釈率 0.5% v/v. |
| 低アタッチメント6ウェルプレート | Corning | 351146 | 透明な平底と蓋を備えた無菌の6ウェル未処理細胞培養プレートです。 |
| MEBM | ロンザ | CC-3151 | 乳腺上皮細胞増殖基礎培地 |
| ペニクリン-ストレプトマイシン混合物 | ロンザ | 17-602F | 10,000 U カリウム ペニシリンと 10,000 μ が含まれています。gストレプトマイシン硫酸塩0.85%中1mL。最終希釈率 1% v/v. |
| ポリHEMA | シグマ | P3932 | 95%EtOHに55°Cで一晩溶解します。ストック濃度12%w / v.最終希釈1%v / v、95%EtOHで。フィルター (0.22 μm)使用前に。 |