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Research Article
Giulia Gallerani1, Claudia Cocchi2, Martine Bocchini3, Filippo Piccinini1, Francesco Fabbri1
1Biosciences Laboratory,Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori (IRST) IRCCS, 2Associazione Annastaccatolisa Onlus, 3Nuclear Medicine Unit,Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori (IRST) IRCCS
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
우리는 종양 세포의 특성에 대 한 새로운 접근을 제시. 우리 DNA 형광-제자리에서면역 형광 결합-셀 기능성된 의료 와이어에 vivo에 직접 환자의 혈액에서에서 CTCs를 풍부 하 게의 수에 의해 점령을 평가 하는 교 잡.
순환 종양 세포 (CTCs) 전이성 암에 가난한 생존에 연관 됩니다. 그들의 식별, 형질, 및 유전형 종양이 더 나은 이해로 이어질 수 있고 따라서 맞춤된 치료에 대 한 환자의 선택을 촉진. 그러나, 이것은 CTCs의 희귀 한 때문에 방해 된다. 우리는 환자 혈액의 높은 볼륨 샘플링 및 CTCs의 전 존재, 표현 형, 그리고 유전자 좌에 대 한 정보를 얻기 위한 혁신적인 접근 방식을 제시. 방법은 결합 면역 형광 염색 및 DNA 형광-제자리-교 잡 (물고기 DNA) 기능성된 의료 와이어 기반. 이 와이어 주변 혈액의 큰 볼륨에서 CTCs vivo에서 절연을 허용 하는 혁신적인 장치입니다. 혈액 볼륨 와이어의 30 분 관리에 의해 상영은 대략 1.5-3 나 이 방법의 타당성을 입증, 상피 세포 접착 분자 (EpCAM) 표현과 ALK 유전자의 염색체 전 좌 비 작은 세포 폐 암 (NSCLC) 셀 라인 기능성된 와이어에 의해 점령에 결정 했다 고 면역-DNA 물고기 방식으로 얼룩진. 우리의 주요 과제 3 차원 구조, 기능성된 와이어에 분석 결과 수행 하 고 면역 표현 형을 결정 하 고이 물고기 신호를 기존의 형광 현미경을 사용 하 여 지원. 결과 표시는 CTCs을 잡는 그들의 표현 형 및 염색체 재배열 분석 수 잠재적으로 새로운 동행자 진단 접근 및 제공 하는 혁신적인 향상을 위한 전략 맞춤 암 치료.
CTCs 암 셀 보급1의 중요 한 단계를 나타냅니다. 환자의 말 초 혈액에 그들의 존재 (전이성) 재발 및 질병 진행2,3와 연결 됩니다. CTC 격리 및 암 환자의 혈액에서 특성화 비-침략 적 액체 생의 유형입니다. 최근 몇 년 동안, 그것은 점점 더 분명 그 중요 한 임상 정보4,5제공 모니터링 진행 및 종양의 분석의이 종류를 사용 하 여 다른 치료에 응답 되었다. 액체 생 인지 더욱 유용한 수술 가능 하지 않습니다 기본 종양 조직 되지 않은 경우 사용할 수 있는, 즉, 비-biopsiable 병 변. 따라서,이 방법은 어디 CTCs의 존재는 부정적인 전조 역할6에 보였다 전이성 NSCLC 같은 특정 암 설정에 유망 하다. NSCLC 타겟된 치료 접근7,8,9 진행, 성장에 관련 된 것으로 알려진 특정 분자 (분자 표적)에 설계에서 특히 이익이 되는 종양 이다 하 고 질병의 확산입니다. 따라서, 질병의 진행 하는 동안 특정 대상의 검출이 필요 합니다. CTC 조사는 감지 하 고 기본 또는 전이성 조직에 대 한 필요 없이 약물 대상 모니터링 매우 재미 있는 진단 방법입니다. 예를 들어 NSCLC 셀에서 ALK 유전자 translocations의 검출 감도 crizotinib, 특정 타겟된 치료10에 연결 됩니다. 그러나, 현재가 translocations의 검색 미세 바늘 aspirates 또는 작은 biopsies;에 실행 됩니다. 그 결과, 종양 없이 조직이 분석 불가능합니다. CTCs는 종양에 대 한 잠재적인 대안 조직 기반 조사 하 고 매우 유망한 동행자 진단 접근을 대표 한다.
그들의 잠재적인 중요성에도 불구 하 고 CTCs 지금도 연구 중 좋은 토론의 주제 (1-10 셀/mL 주변 혈액11) 그들의 진귀 때문에 주로. 현재 액체 생 검 방법 혈액 (즉, 1-30 mL)12,13의 제한 금액을 사용 하지만이 CTCs 그러므로의 검출을 위한 차선 감도의 상황을 만들고, 연구 발견을 보증 접근 하며 말 초 혈액의 더 큰 볼륨에 CTC 대상 액체 biopsies을 수행 하기 위해 개발 장치
대체 장치, 기능성된 의료 와이어 ( 재료의 표참조), 혈액 샘플링 한계를 극복 하 고를 가져오는 CTCs의 더 대표적인 분석 개발 되었습니다. 이 기능성된 와이어를 암 환자1의 혈 류에서 직접 CTCs CE 승인 의료 기기입니다. 그것은 황금의 0.2 µ m 두께 레이어와 코팅 2 cm 긴 기능성 팁 16 cm 긴 스테인리스 와이어 (그림 1a) 구성 됩니다. 레이어 covalently EpCAM CTCs14의 표면에 가장 널리 표현된 항 중 하나에 대하여 지시 하는 항 체와 결합 하 여 1 ~ 5 µ m 두께 polycarboxylate 히드로 지층에 차례로 적용 됩니다. 철사의 기능성된 팁 환자의 팔의 정 맥에 고 적어도 30 분 동안 위치에 남아 있습니다. 이 방법은 주변 혈액, 그리고 화면 혈액 (약 300-fold 이상 대체 방법을 사용 하는 볼륨)1. 의 약 1.5-3.0 L 직접 CTCs vivo에서 의 격리를 허용
Pantel 외. 폐 암 환자15팔 혈관에 직접 CTCs을 분리에이 접근의 효능을 설명 했다. 그들은 얼룩 CTCs 백혈구 검색 EpCAM와 팬-cytokeratin, CD45에 대하여 지시 하는 기존의 항 체를 사용 하 여 식별 하는 와이어 면역 형광 검사 수행. 와이어 광 형광 현미경15시험 되었다. 저자 시연 장치 CTCs, 격리 수 있었습니다 하지만 그들은 translocations 등 치료 관련 어떤 표적을 조사 하지 않았다.
제시 방법은 putative CTCs phenotypical 매개 변수, 예를 들어, EpCAM 양성 및 분자 마커의 존재가 상태 (그림 1b) 예를 들어 기초 NSCLC 셀 라인에서 식별 하는 것을 목표로. 이 3-하루-긴 절차 결합 기능성된 와이어 및 면역 형광 DNA 형광-제자리에얼룩-교 잡 (DNA 물고기) 라는 면역-DNA-물고기. CTCs는 희소 한, 그에 주어진이 프로토콜의 장점은 CTCs immunophenotypic 기능 및 DNA 재배열 동일한 철사에 특성화 될 수 있습니다.
1. 면역-DNA 물고기 2D Coverslip에
2. 면역-DNA 물고기 와이어에
위에 설명 된 절차를 사용 하 여 기능성된 와이어에 의해 농축 CTCs (또는 다른 동등한 세포)에 면역 DNA 물고기 분석 결과 수행 가능 하다. 이 프로토콜을 설정 하기 전에 두 가지 방법의 호환성 결정된 (면역-형광 물고기) 표준 2D 지원에 했다. 두 개의 다른 NSCLC 셀 라인 표현 EpCAM (EpCAM에 대 한 항 체와 결합 하는 와이어를 준수 하는 데 필요한) 선정 되었다. 그들은 다른가 상태를 다른 시작 조건을 테스트 하는 데 유용 했습니다. 두 번째, NCI-H3122가 translocations에 의해 특징입니다 하는 동안 첫 번째, NCI-H1975, 야생 타입 (WT)가 유전자, 있다.
물고기 분석 결과 대 한 ALK 유전자 휴식-떨어져 탐지 시스템 사용 되었다. 하나 (오렌지) 2 p 23와 하나 (녹색)가 원심 교배 시키기에 내에 있는 인접 영역을 교배 시키기 두 프로브 시스템에 의하여 이루어져 있다. 2D 지원에 면역-DNA 물고기 항 체와 프로브 (그림 2)에 대 한 명확한 신호를 제공합니다. 특히, 둘 다 세포 라인 잘 정의 된 EpCAM 막 지역화를 보여주었다. 또한, 프로브 신호 밝고 날카로운 등장: NCI H1975 셀 겹치는 오렌지와 녹색 프로브, ALK 유전자 (그림 2a, b)의 wildtype 상태를 확인 했다. 반대로, NCI H3122 셀 겹치는 신호와 단일 녹색 점, ALK 유전자 (그림 2 c, d)의 삭제를 반영 했다. 면역-DNA 물고기 분석 결과 수행한 기능성된 와이어를 지 원하는 3D에, 항 체 및 프로브 신호 했다 일반적으로 보다 적게 정의 보다 2D 지원에. EpCAM 얼룩이 표시 했다. ALK 프로브 신호 덜 정의 하지만 여전히 예상된가 상태 (그림 3)를 반영 했다. 결과 면역 형광 염색 DNA 물고기 신호와 방해 하지 않았다 보여주었다. 그들의 목표와 특히 프로브 때 교배. NCI H3122 셀 라인 야생 타입 ALK 유전자 (그림 3a)와 NCI-H1975, 달리 탈 ALK 유전자 상태 (그림 3b)를 보여주었다.

그림 1 : 와이어, ALK 휴식-떨어져 프로브 구조 배열, ALK 재배치, 및 특별 한 홀더 예상된 패턴의 구조 기능성. (한) 빨간 상자는 와이어의 세 가지 주요 부분 강조: 팁, 와이어 스 토퍼, 그리고 유엔 기능성된 팁 기능성. 기능성된 팁 와이어의 가장 민감한 부분 이다 고 셀 분리 또는 손상을 방지 하려면 처리 하는 동안 감동 하지 않을 해야 합니다. (b) 녹색 및 빨간색 프로브는 각 각각 시퀀스에 바인딩할 업스트림과 다운스트림 (왼쪽)에 ALK 유전자의 loci의. 오른쪽에가 준비의 exemplificative 패턴 표시 됩니다. 빨간색과 녹색 공동 지역화 신호에 정상적인 세포; 분리 된 녹색 및 빨간색 신호는 ALK 유전자 염색체 휴식 (ALK 유전자의 전 좌) 한 녹색 오렌지 colocalization 신호 (탈 선 세포-1)을 나타냅니다. 1 빨간 신호 및 2 개의 녹색 신호 한 빨간 신호, 제안 하는 염색체 전 좌 및 삭제 (탈 셀-2)의 손실을 나타냅니다. (c) 와이어 홀더; 빨간 상자 강조 영역 어디 케어는 현미경 분석 중 통신을 처리할 때 필요 하다. 철사는 선회는 선회 하 여 360 ° 분석을 받을 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 2 : 2D 지원 (coverslip) 분석 결과 면역 DNA 물고기. (a, b) NCI H1975 EpCAM에 대 한 약하게 긍정적인 세포. EpCAM FITC 신호를 감지할 수 있었다. ALK 휴식-떨어져의 오렌지와 녹색 프로브 겹쳐, NCIH1975 셀 라인에서 ALK 유전자의 WT 상태 확인. 두 개 이상의 쌍을 이루는 신호를 표시 하는 셀의 이수성 인해 참석 했다. (c, d) 높은 EpCAM 표현 NCIH3122 셀 라인에서 면역 형광 신호 했다 밝은,이 셀 접속점에 지기도 했다. 물고기 분석 확인된 삭제 관련이 셀 라인의 전형적인 ALK 유전자의 빨간색 화살표는 단일 녹색 프로브 (없이 해당 오렌지 프로브), ALK 유전자 삭제 반영을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 3: 면역 DNA 물고기 3D 지원으로 기능성된 와이어를 사용 하 여 시험. (한) 대표 이미지에 NCI H1975 셀의. 에 셀의 3 차원 모양을 완벽 하 게 초점 이미지 어려운 있지만, EpCAM 신호 모든 세포에서 잘 표시 됩니다. 전선에 NCI H3122 셀의 (b) 대표 이미지. ALK 프로브 유전자 삭제 (빨간색 화살표), 이전 2D 지원에 본을 보였다. 보이는 배경 신호 폴리머 층의 존재로 인해 가장 가능성이 있었다. 그러나, 그것은 크게 미치지 않았다 셀 식별 또는 형광 분석. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 버퍼 | 구성 | 참고 | 주식 |
| 셀 완전 한 문화 매체 | RPMI 1640 + 2mm 글루타민 + 5-10% 태아 둔감 한 혈 청 (FBS). | RPMI: 4 ° C; 글루타민, FBS:-20 ° C | |
| 항 체 Diluition 버퍼 | 1 %BSA, 1 x PBS에 0.3% 트라이 톤 X-100 | 실험 영화와 실시간 인감입니다. | |
| SSC 솔루션 x 20 | 3 M 300 m m trisodium 시트르산 ddH20에에서 녹아 있는 염화 나트륨 | 솔루션 및 pH = 7.0 HCl 0.1 + | 실험 영화와 실시간 인감입니다. |
| SSC 솔루션 x 0.4 | 주식 20 희석 x SSC에 증류수 H2O | 솔루션 및 pH = 7.0 HCl 0.1 + | 실시간 |
표 1: 솔루션 조리법입니다.
저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.
우리는 종양 세포의 특성에 대 한 새로운 접근을 제시. 우리 DNA 형광-제자리에서면역 형광 결합-셀 기능성된 의료 와이어에 vivo에 직접 환자의 혈액에서에서 CTCs를 풍부 하 게의 수에 의해 점령을 평가 하는 교 잡.
| 에탄올 | Carlo Erba | # 414605 | |
| 트윈 20 | BIO RAD | # 1706531 | |
| PBS (인산염 완충 식염수) | Medicago | # 09-9400-100 | |
| Acetone | Sigma Aldrich | # 534064-500ML | |
| BSA | Sigma Aldrich | # A7906 | |
| Triton X-100 Detergent | BIO RAD | # 1610407 | |
| RUBBERCEMENT | Royal Talens | # 95306500 | |
| Vysis 20X SSC (66g) | Abbott Molecular Inc. | # 30-804850 | 분말은 ><><권장 RPMI |
| 1640 | Gibco | # 31870-025 | |
| FBS (Fetal Bovine Serum) | Gibco | # 10270-098 | |
| L-Glutamine (200mM) | Gibco | # 25030-024 | |
| Penicillin-Streptomycin | Gibco | # 15140-122 | |
| H20 | MilliPore | ||
| XT ALK BA | MetaSystems 프로브 | # D-6001-100-OG | |
| DAPI, FluoroPure 등급 | Invitrogen | # D21490 | |
| SlowFade Diamond Antifade Mountant with DAPI | Life Technologies | # S36973 | |
| EpCAM-FITC (클론: HEA-125) | Mitenyi | # 130-080-301 | |
| Micro tubes M-Tube18 | Gilupi Nanomedizin | ||
| Detektor CANCER01 EpCAM | Gilupi Nanomedizin | 기능성 와이어 | |
| STAR FROST 현미경 슬라이드 | Knittel GLÄ SER | VS1117# 076FKB | |
| SecureSlip 실리콘 지원 커버글라스 | GRACE BIO-LABS | # 104112 | |
| ZEISS 형광 현미경 Axioskop | ZEISS | ||
| Nikon NIS-Elements BR 4.11.00 64비트 소프트웨어 | Nikon | BR 4.11.00 | |
| Nikon DS-QiMc 12비트 디지털 카메라 | Nikon | DS-QiMc |