우리는 neuroendocrine 암 세포 라인을 사용하여 3D 다세포 spheroids를 성장하는 간단한 아가로 오스 오버레이 플랫폼을 소개합니다. 이 방법은 neuroendocrine 종양 세포에 치료 약물의 효과를 시험하는 매우 편리한 방법을 제공합니다. 그것은 또한 우리가 암 치료를 위해 인간 neuroendocrine 종양의 spheroids을 설정하는 데 필요한 도움을 수 있습니다.
방법 논문
우리는 neuroendocrine 암 세포 라인을 사용하여 3D 다세포 spheroids를 성장하는 간단한 아가로 오스 오버레이 플랫폼을 소개합니다. 이 방법은 neuroendocrine 종양 세포에 치료 약물의 효과를 시험하는 매우 편리한 방법을 제공합니다. 그것은 또한 우리가 암 치료를 위해 인간 neuroendocrine 종양의 spheroids을 설정하는 데 필요한 도움을 수 있습니다.
Neuroendocrine 종양 (그물) 년 당 100, 000 개인마다 두 아이의 발병률과 함께 드문 종양이며, 그들은 모두 인간의 malignancies의 0.5 %를 차지. 1화된 질환으로 제시 환자의 소수를위한 수술 이외 있습니다 체계적인 치료가 거의 없거나 전혀없는 생존 혜택을 누릴 수 있습니다. 그러므로, 더 나은 그물의 생물학을 이해하고, 특히 nonresectable 또는 전이성 neuroendocrine 종양 환자에 대한 새로운 치료 표적을 정의할 수있는 좋은 필요가있다. 3 차원 세포 배양은 생체내 종양 조직 조직과 microenvironment에를 모델링에서의 관련으로 인해 약물 검사를위한 인기있는 방법으로 부상하고 있습니다. 2,3 3D 다세포 spheroids 직접 차원에서 진행하는 것보다 더 신속하고 저렴하게 유용한 정보를 제공할 수 동물의 세포 배양 실험 (murine) 모델.
NET 팻위한 새로운 치료제의 발견을 촉진하려면ients, 우리는 인간 NET 세포 라인을 사용하여 체외 3D 다세포 spheroids 모델을 개발했습니다. NET 세포가 아닌 접착제 아가로 오스 코팅 24도 강판에 도금 및 도금 후 16-24 시간에 대한 아주 느린 교반와 생리적 조건 (5 % CO 2, 37 ° C)에서 incubated됩니다. 세포가 3 회 또는 4 번째 날에 시작 다세포 spheroids를 형성하고 있습니다. spheroids는 약물 치료가 시작되는 시점에서 6 일 당일에 의한보다 구형이된다. NET spheroids에 대한 약물 치료의 효능은 위상 콘트라스트 조명 현미경으로 spheroids의 형태, 모양과 크기를 기반으로 감시하고 있습니다. spheroids의 크기는 활성 등고선 알고리즘을 기반으로하는 사용자 정의 개발 MATLAB 프로그램을 사용하여 자동으로 추정된다. 더 나아가, 우리는 표준 histological 및 immunohistochemical 기법의 사용을 허용, 이러한 3D spheroids에 HistoGel 삽입을 처리하는 간단한 방법을 보여줍니다.
1. 1퍼센트 아가로 오스 코팅 24 잘 플레이트의 작성
2. 단일 세포 현탁액의 준비
3. 회전 타원체 문화
참고 : - 도금되는 세포의 숫자는 하루에 6 spheroids의 크기에 따라 경험적으로 결정되어야하며 spheroids의 300-400 μm의 직경은 약물 치료를 시작하기위한 이상적인 크기는 될 겁니다; 1000 봉-1과 H727 세포 도금있다.
- 3D 세포의 생존 능력에 대해 10 일째 (데이터 준비 원고, 보이지 않음)에 떨어지기 시작하기 때문에 우리는 6 일 후에 약물 치료를 시작하지 않는 것이 좋습니다.
4. 약물 치료
5. 모니터 3D 회전 타원체의 문화
참고 : 이미지가 μm의 및 픽셀 사이의 보정 스케일링과 함께하는 가벼운 현미경으로 촬영하실 수 있습니다. spheroids 빠르게 10X 목적으로 이미징 필드를 자라다 때문에 5 배 목표는 이상적입니다.
6. NET 3D Spheroids의 HistoGel-퍼가기
7. 대표 결과
인간의 췌장 neuroendocrine 종양 세포 라인 봉-1 (Kjell Oberg, 웁살라 대학, 스웨덴에 의해 Verto 연구소 제공), QGP-1 (일본어 보건 과학 재단, 오사카, 일본), 그리고 인간의 폐 neuroendocrine 종양 세포 라인 H727은 (ATCC)했다 agaros에 성장전자 코팅 24 잘 판. 그림 1에 보이는 것처럼, 세 개의 셀 라인은 서로 다른 형태로 표시됩니다. 봉-1과 H727 세포는 3D spheroids을 형성했다. 현미경, H727 세포가 많이-1 세포 친밀해 더 컴팩트 spheroids을 보여주었다. 우리는 H727 세포가 세포 - 세포 부착을위한 증가된 용량을 가지고 있고 결과로 꽉 분기점을 형성한다는 가설. QGP-1 세포가 spheroids으로 간주되지 않는 대형 포도와 같은 다공성 대중을 보여줍니다. 최근 췌장 neuroendocrine 종양 연구의 상승 관심 때문에 많이-1 세포 숫자의 나머지를 위해 사용됩니다. 아가로 오스 코팅 24 - 잘 접시 봉-1 세포를 퍼뜨리고 후, 다세포 spheroids 형성은 일반적으로 3 회 또는 4 회 하루에 의해 발생 spheroids는 6 일 당일에 의한 라운드 게임이된다. 양분과 산소의 제한으로 인해 spheroids의 치밀한 코어의 세포가 하루 10 시쯤에 그리고 그날 17 일까지 죽기를 시작 spheroids 인해 큰 규모 정도의를 분해하기 시작나에게 사건 괴사성 코어의 방출을. spheroids는 일반적으로 직경이 1,000 μm의 최대 성장할 수 있습니다. 그림 2 봉-1 3D spheroids의 형성, 성장과 붕괴의 섹션을 보여줍니다.
spheroids가 300-400 μm의 주위와 세포가 높은 생존을 (준비 원고) 보관있을 때 약물 치료가 시작되었다. 6 일 3D spheroids는 약물 치료를위한 시작 지점으로 선정되었다. 그것은 히스톤 deacetylase 억제제는 NET 세포에 antiproliferative 및 proapoptotic 효과를 보여준 것으로보고되었습니다. 6 우리는 (TSA) 3D NET spheroids에 대한 약물 치료의 효과를 설명하기 위해 예를 들어 있습니다. 그림 3A가 보여주는 히스톤-deacetylase 억제제-Trichostatin 선택 TSA. 그림 3B의 치료시 3D spheroids의 형태 TSA (시그마, T8552) 치료시 3D spheroids의 볼륨을 보여줍니다. 각각 회전 타원체의 크기는 cus에 의해 자동으로 추산되었다MATLAB 컴퓨터 프로그램을 탐 - 개발 4. 수동 그리기 단계가 주어진 이미지에 가까운 가장자리에 있었다 spheroids을 취득할 수 있도록 추가되었습니다. 최소한 8 spheroids는 각 시점에서 TSA 치료의 선량에 따라 측정되었다. 각 3D 회전 타원체의 부피는 0.5 X 길이 X 폭 2로 계산되었다. 마찬가지로 차량에 대한 상대 그림 3A 및 3B에서 볼 수있는 그림에 표시된 TSA의 복용은 많이-1 3D spheroids의 성장 억제 어느 정도 보여주었다. 그중 125 nm의 및 TSA 250 NM의 농도가 가장 강력하게 3D spheroids의 성장을 억압하고 96 시간의 시점에서 세포 죽음으로 이끌었습니다.
NET 3D spheroids의 조직학을 이해하기 위해서는 H & E와 immunohistochemical (IHC) 염색법 17 일간 배양해되었던 3D spheroids에서 수행되었다. 그림 4A가 중요있는 HistoGel 삽입을위한 3D spheroids을 처리하는 방법을 보여줍니다 3D spher의 파라핀의 삽입을위한 단계 oids. 그림 4B는 H & E 염색법, 죽습 caspase-3 (apoptotic 세포에 대한 표지)와 KI-67 immunohistochemical 염색법 (세포 proliferating위한 마커) 3D spheroids에 대한 항체, 17 일 동안 배양해되었습니다 보여줍니다 . 3D spheroids의 핵심 내의 세포가 대부분 괴사성 / apoptotic이며 외부 레이어 세포 적극적 proliferating 있습니다.

1 그림. NET 3D Spheroids의 형태론. 세 인간 neuroendocrine 종양 세포 라인에서 3D spheroids는 아가로 오스 코팅 24 - 잘 접시에 형성된다. 1000 봉-1, H727 및 QGP-1 세포는 아가로 오스 코팅 24 - 잘 접시에 놓는 및 프로토콜에 대한 상세한으로 정상 생리 상태로 성장했다. 이들은 10 일 동안 배양해되었다 QGP-1 봉-1과 H727 또는 셀 집계를위한 3D spheroids의 이미지입니다.
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그림 2. 봉-1 3D Spheroids의 성장 현황 봉-1 차원 spheroids의 성장 추적 :. 형성, 성장 및 3D spheroids의 붕괴. 프로토콜에 설명된 바와 같이, 1000 봉-1 세포는 아가로 오스 코팅 24도 강판에 도금하고 있습니다. 세포가 하룻밤 생리적 상태 궤도 흔드는 10 % FBS와 표준 DMEM/F12 매체 재배 후 안정적인 플랫폼을 이동하고 동일한 조건으로 재배. 3D 세포 추적 성장은 도금 후 처음 5 시간 동안 이미징 세포 매 시간마다 다음 다음 자이스 혈구 Axiovert있는 모든 1-3일는 5 배 목표를 사용하여 위상 콘트라스트 현미경 200/M-based되었다. 첫번째 대중으로 집계 세포는 다음 다세포 집계, 작은 spheroids, 크고 spheroids, 결국 spheroids, 부스러질를 형성하고 있습니다.

그림 3. 봉-1에 대한 TSA 트리 트먼트3D Spheroids. () TSA 처리시 3D spheroids의 이미지. 치료 그룹 : V - 차량 (0.0025 % DMSO), D1-복용량 1 (15.625 NM TSA), D2-선량 2 (31.25 NM TSA); D3 : 투약 3 (62.5 NM TSA); D4 : 약을 사 (125 nm의 TSA ); D5 : 복용량 5 (250 nm의 TSA). 치료 시간 : 0 H - 시점 6 일 3D spheroids에서 시작 치료하는, 치료 시작 후 24 H, 48 H 72 H와 96 H가 시간이 포인트입니다. 3D spheroids는 각 시점 이전과에서 몇 군데 있었다. TSA 처리시 3D spheroids의 (B) 성장. ()의 3D spheroids의 주요 (L)과 부 (W) 도끼는 트리 트먼트의 각 시점 (0, 24, 48, 72 및 96 시간)에서 Matlab 프로그램에 의해 자동으로 추산되었다. 3D spheroids의 볼륨은 0.5 X 패 X 승 2로 추정되었다. 그래프의 회전 타원체의 부피는 8의 평균은 복제 였고 오류 막대는 8 개의 복제에 기반을 계산했다.

표 1.24 잘 접시 약물 치료의 레이아웃

그림 4A. HistoGel 임베딩위한 3D Spheroids을 처리하는 방법 삽화. HistoGel 삽입과 3D spheroids () HistoGel 삽입을위한 3D spheroids을 처리하는 방법의 개요 immunohistochemical 염색법을위한 3D spheroids을 처리하는 방식입니다. 3D spheroids는 생검 cryomold에서 같은 수준의 다음 HistoGel / spheroids 블록이 바이오 - 랩 파란색으로 포장해서 파라핀의 삽입을위한 노란색 생검 카세트 안으로 옮겨졌 다 참석해야 HistoGel에 캡슐되었다.

그림 4B. H & E 염색법과 요일-17 3D Spheroids의 Immunohistochemical 염색법. (B) H & E 염색법, Immunohistochemical KI-67 염색법과 17 일 3D spheroids 중 죽습 Caspase-3. Paraffin - 임베디드 sectioned 슬라이드 deparaffinized 있었고, 항원 검색은 CCI를 (셀 컨디셔닝 솔루션, Verana 의료 시스템, # 711-065-152)를 사용하여 수행되었다. 토끼 polyclonal KI-67 항체 (Abcam. # Ab833)은 죽습 Caspase 3 항체 (셀 시그널링 기술, # 9661)는 상온에서 1 시간 동안 각각 1:75과 1:200의 농도에 적용되었다. 안티 토끼 이차 항체가 (잭슨 Immunolab, # 711-065-152) chromogenic 탐지 키트 DABMap (Ventana 의료 장비, # 760-124)에 의해 다음, 실온에서 1 시간 동안 1:500에서 적용되었다. 슬라이드는 Hematoxylin과 탈수로 counterstained 및 크실렌에서 coverslipping 전에 지워집니다.
우리는 아가로 오스 코팅 24 잘 접시를 사용하여 인간의 neuroendocrine 종양 세포에서 3D 다세포 회전 타원면을 형성하는 단순하고 신뢰성 및 재현성 방법을 증명하고있다. 이 기법의 성공은 균일한 크기와 세포의 고정된 숫자부터 6 일에 의해 균일한 형태와 단일 회전 타원체를 얻을 수있는 능력입니다. 주요 단계는 도금 후 첫 16-24 시간 NET을 세포와 접시의 느린 교반이다. 이 방법에 또한 적용될 수있는 일반적인 인간 유방암 세포주 MCF-7 인간 결장 선암 세포주 HT-29 인간이 아닌 작은 세포 폐 암종 세포주 H1299과 인간의 배아 신장 세포 라인 HEK-293. 그들은 모두 치료 약물 검사 (데이터가 표시되지 않음)을위한 유니폼과 소형 3D spheroids를 형성할 수 있습니다. 여러 가지 방법이 3D spheroids을 생성에보고되지만, 7-10 방법은 전문 번호판이나 시약이 필요없는 여기에보고하기 때문에 간단하고 비용 효율적입니다. 우리 게시되지 않은 데이터 demonstrat단일층 2D 세포에 비해 아가로 오스에 성장 NET 3D spheroids은 기하학적 및 molecularly 생체내 NET 이종 이식 종양에를 모방하는 전자. 이것은 다른 인간의 암 세포 라인에서 만든 3D spheroids에 대해보고되었습니다 것과 유사합니다. 차원 세포 배양 모델의 11,12 제한이 완전히 어떤 약물이나 치료 치료의 생체내 효능으로 테스트를 대체할 수 없다는 것입니다 때문에 3D spheroids이 측면에서 생체내 종양의과 다를있는 avascular 종양 같다. 그럼에도 불구하고,이 방법은 몇 가지 측면에서 생체내의 체외에서부터 NET 치료 약물의 간격과 평가를 해소하는 데 도움이됩니다.
다세포 spheroids에 Immunofluorescence 염색법은 큰 크기와 기하학 부동 3D spheroids과 공촛점 현미경의 한계로 인해 수행하는 것은 매우 어렵습니다. 여기 파라핀을 위해 HistoGel의 삽입을 처리하는 방법을 보여줍니다3D spheroids의 일련 sectioned 슬라이드 immunohistochemical 염색법을 허용, 삽입. 게다가, 우리의 맞춤 개발된 MATLAB 프로그램은 정확하고 reproducibly, spheroids의 크기를 추정 효율적으로 약물 효능을 모니터링하는 데 도움 및 NET 환자를위한 약물의 개발에 높은 처리량 화면에 통합될 수 있습니다.
관심의 어떠한 충돌 선언 없습니다.
우리는 진심으로 MATLAB 프로그램과 뉴저지 조직 병리학 시설 및 현미경 시설의 암 연구소와 그녀의 도움 박사 Wenjin 첸 감사드립니다. 우리는 또한 그들의 의견과 제안을 검토 감사합니다. 이 연구는 레이몬드와 베벌리 Sackler 학술 진흥 재단에 의해 지원됩니다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
| DMEM/F12 미디어 | Gibco | 10565-018 | |
| TrypLE | Gibco | 12,604 | |
| 24 잘 접시 | 매 | 353,047 | |
| 70 MM 셀 스트레이너 | 피셔 과학 | 22363548 | |
| 멸균 씰링 테이프 | Nunc | 236,366 | |
| Trichostatin | 시그마 | T8552 | |
| 궤도 흔드는 | 피셔 과학 | 11-402-12 |
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