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방법 논문

Paracrine 신호 세포 사이 공부 하는 인접 문화 방법

9.5K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/58144

⸱

2018년 8월 28일

 ,  ,  ,  , 
1Indiana University School of Medicine, 2Urology, Indiana University Health Southern Indiana Physicians, 3Indiana University Melvin and Bren Simon Cancer Center, 4Department of Medical and Molecular Genetics, Indiana University School of Medicine

이 논문에서

요약

Paracrine juxtacrine 세포 상호 작용 종양 진행, 면역 반응, 신생, 개발 등 많은 생물 학적 과정에 중요 한 역할을 한다. 여기, 인접 문화 메서드 secreted 요소의 지역화 된 농도 세포에 직접 접촉을 방지 하는 동안 유지 됩니다 paracrine 신호 연구에 사용 됩니다.

초록

세포 상호 작용은 종양 진행, 면역 반응, 신생, 개발 등 많은 생물 학적 과정에 중요 한 역할을. Paracrine 또는 juxtacrine 신호 같은 상호 작용을 중재 한다. 바른된 매체 및 coculture 연구의 사용은 이러한 두 가지 유형의 상호 작용 사이 감 별 하는 가장 일반적인 방법입니다. 그러나, paracrine 상호 작용 동안에 microenvironment에 분 비 요인의 지역화 된 높은 농도의 효과 조절된 매체에 의해 정확 하 게 지 하지 고, 따라서, 부정확 한 결론으로 이어질 수 있습니다. 이 문제를 해결 하려면 우리 paracrine 신호를 공부 하는 인접 문화 방법을 고안 했다. 두 셀 형식 0.4 µ m 모와 10 µ m 두께 폴 리카 보 네이트 막의 어느 표면에 성장 된다. 모 공 분 비 요인의 교환을 허용 하 고, 동시에 juxtacrine 신호 하는 것을 억제. 셀 수 수집 되며 paracrine 신호의 효과 결정 하기 위해 끝점에서 lysed. 분 비 요인의 지역화 된 농도 기울기에 대 한 수 있도록, 뿐만 아니라이 방법은 의무가 억제제의 사용 뿐만 아니라 문화의 연장된 기간을 포함 하는 실험 이다. 우리가 난소 암 세포와 전이의 사이트에서 발생 하더라도 mesothelial 세포 간의 상호 작용을 공부 하려면이 메서드를 사용 하 여, 하는 동안 그것은 연구자 paracrine 신호 다양 한 분야에서 연구에 대 한 어떤 두 부착 세포 유형 적응 시킬 수 있다 종양 microenvironment, 면역학, 및 개발을 포함 하 여.

서론

암 세포와 종양 진행 성에 서 종양 microenvironment 간의 생산적인 상호 상호 작용의 역할을 잘 설립 되었습니다 그리고 암 생물학1연구의 주요 초점 되고있다. 상처 치유, 면역 반응, 신생, 줄기 세포 벽, 그리고 개발2,,34,,56 양방향 신호에의 유사한 인스턴스는 중요 한 , 7 , 8.이 모든 생물 학적 과정에 공통 주제는 셀 셀 운명, 조직 생리학, 및 질병의 진행을 결정 하는 그들의 microenvironment에서 extracellular 신호를 다양 한 방법으로 응답. 따라서, 초점 같은 셀 셀 통신에 관련 된 메커니즘의 더 나은 이해를 개발 하는 쪽으로 점점 돌았다. 이러한 상호 작용의 대부분 paracrine 또는 juxtacrine 세포 사이 신호를 포함 한다. Paracrine 신호 juxtacrine 반면9,10, 그것에 대 한 응답을 트리거하는 근처에 다른 셀에 해당 수용 체에 의해 인식 되는 한 특정 신호 요소의 분 비를 포함 한다 신호 두 셀 관련된11,12의 세포질 구성 요소 간의 직접 접촉을 해야합니다.

이러한 신호 종양 microenvironment에서 뿐만 아니라 조직 항상성에 중요 한 구성 요소입니다. 암 세포 종양 기질, 암 관련 된 섬유 아 세포 (CAFs), adipocytes13,,1415,16, 면역 세포 등의 세포에서 paracrine 및 juxtacrine 요인 으로부터 혜택을. Paracrine 신호 juxtacrine 신호 하는 것은 juxtaposed ligands 노치 신호, 또는 integrins 및 그들의 각각 사이 상호 작용 수용 체를 포함 하는 동안 성장 인자, cytokines, 발산, 등에 의해 중재 될 수 있습니다. 세포 외 기질 단백질입니다. 우리는 종양 진행 및 전이14난소 암 세포 및 CAFs 사이 상호 상호 작용의 중요성을 증명 하고있다. 마찬가지로, metastasizing 난소 암 세포 전이의 사이트 취재 mesothelial 세포와의 상호 작용을 규제 키 microRNAs 전이성 식민17, 를 승진 시키는 암 세포에 녹음 방송 요인 18.

Paracrine 신호에 대부분 연구 조건된 매체와 두 번째 셀 유형을 치료 하 한 셀 형식에서 수집 된의 사용을 포함 한다. 이 방법은 널리 이용 되는, 하는 동안 그것은 효과적으로 받는 셀의 microenvironment에 secreted 요소의 지역화 된 고 농도 레벨을 복제 하지 않습니다. 그것은 또한 재현 한 세포에 의해 생산 되는 secreted 요소의 연속 흐름의 활동에 실패 하 고 인접 셀을 받은. Paracrine 신호 secreted 요소 소스 셀 근처만 필요한 농도 고 무마 하 고 밖으로 희석 거리 증가 하는 경향이 짧은 거리에 효과적 이다. 이 지역화 된 높은 농도의 secreted 요소 수용 체 셀에 응답 필수적입니다. 또한, 응답 받는 사람 세포에 새로 분 비 요인과 저하, 바인딩, 및 받는 사람 세포와 소스 셀에서 확산에 국제화를 통해 그들의 지속적인 고갈의 균형에 의존 이기도합니다. 바른된 매체 높은 지역화 된 농도 microenvironment에 대 한 계정에 집중 될 수 있지만 그 정확 하 게 정확한 농도 복제할 수 없습니다. 또한, 그것은 생산의 자연 활동 및 관련된 요인의 고갈 모방 수 없습니다. 더 정확 하 게 복제 paracrine 신호 juxtacrine 신호 메커니즘에서에서 분리, 우리는 성장 하는 다공성 막의 어느 표면에 2 개의 세포 유형 포함 소설 인접 문화 방법의 고안 했다. 숨 구멍은 충분히 juxtacrine 상호 작용을 방지 하 고 아직 지역화 된 높은 농도에서 분 비 요인의 교류를 허용 하는 작은. 그런 식으로,이 시스템 생산의 활동 그리고 paracrine 요인의 소모를 유지합니다.

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프로토콜

프로토콜은 인디애나 대학의 제도적 규제 위원회의 지침을 따릅니다.

1. 세포 준비

  1. 절연 및 인간의 기본 mesothelial 세포의 문화
    1. 격리 인간의 기본 mesothelial 세포 (HPMCs) 인간의 omentum17,18 위에서 설명한 고에 그들을 성장에서 성장 매체 [Dulbecco의 수정이 글의 중간 (DMEM) 10% 태아 둔감 한 혈 청, 1% 포함 된 완료 페니실린-스, 1% 비 본질적인 아미노산, 및 1% 비타민] 37 ° C, 5% CO2.
      참고:는 HPMCs는 100% 합류 (그림 1A)에 일반적으로 성장 된다.
  2. 난소 암 세포의 성장 조건
    1. 37 ° C, 5% CO2에서 완전 한 성장 매체에 HeyA8 난소 암 세포 성장.
      참고: 사용 HeyA8 세포 성장된 약 80% 합류 (그림 1B).

2. 세포 배양

  1. 인접 문화 설정
    1. 사용 Transwell 0.4 μ m (108 모/cm2) 공과 4.67 cm2 성장 지역으로 10 μ m 두께 조직 문화 처리 폴 리 카보 네이트 막으로 6 잘 플레이트에 대 한 삽입합니다. 필요한 경우, 성장 영역에 따라 시드 셀의 수를 확장 하 여 다른 삽입 크기에 대 한 최적화. 따뜻한 완벽 한 성장 매체, 트립 신, 그리고 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS) 37 ° c 사용 하기 전에.
  2. 삽입을 준비 하 고
    1. 삽입의 막의 낮은 표면에 HeyA8 셀 씨앗 소독 집게를 사용 하 여 포장에서 삽입을 제거 하 고 살 균 15 cm 문화 접시에 거꾸로 배치.
    2. 그것이 거꾸로 삽입을 수용 하거나 어떤 적절 한 살 균 컨테이너와 대체 깊이 15 cm 접시를 사용 합니다. 실험에 따라 15cm 접시에 삽입의 필요한 수를 놓습니다.
    3. 레이블 컨트롤 세 개 및 3 개의 실험 조건 따라 삽입의 가장자리에 표시와 함께.
  3. 암 세포 준비
    1. 25 c m2 플라스 크 (2 ~ 106 셀 x) 합류 점 80%에 성장 하는 HeyA8 세포 trypsinize, 40-60 s에 대 한 트립 신 (0.25%)의 1 mL를 추가 하 고 완전 한 성장 매체의 6 mL와 트립 신을 중화.
    2. 실내 온도 (RT) 3 분 동안에 500 x g 에서 세포를 원심, 상쾌한, 삭제 하 고 완전 한 성장 매체의 5 mL에 셀 펠 릿 resuspend. Trypan blue 염료 제외 메서드를 사용 하 여 라이브 셀을 계산 합니다.
  4. 암 세포를 뿌리기
    1. 완전 한 성장 매체에 라이브 HeyA8 셀의 100000 셀/mL를 일시 중단 합니다. 신중 하 게 (지금 직면 하 고, 반전은 이후) 삽입의 하단에 완전 한 성장 매체의 800 μ에 80000 HeyA8 셀 씨.
    2. 셀 삽입 (그림 1C)에 남아 있도록 돔 모양 형성 세포 씨앗 막의 센터에서 시작 하 고 천천히 pipetting 동안 동심원에서 바깥쪽으로 이동. 매체의 어떤 유출 방지 하기 위해 가장자리에서 3 m m 이상가 하지 마십시오.
      참고: 시드 셀의 수는 세포의 성장 속도 실험의 기간에 따라 달라 집니다. HeyA8 셀이 인접 문화에 대 한 시드 수 최적화 했다 고 셀 3 일간의 끝에 80-90% 합칠을 될 것입니다.
  5. 암 셀 첨부 파일
    1. 15 cm 접시를 커버 하 고 신중 하 게 CO2 배양 기에 삽입을 포함 하는 접시를 이동 합니다. 그것은 매체 및이 단계에서 삽입에 셀의 드롭 방해 중요입니다. 암 세포는 삽입을 연결할 수 있도록 4 h 37 ° C에서 세포를 둡니다.
  6. Mesothelial 세포 준비
    1. 약 4 h 후 trypsinize HPMCs 1-2 분에 대 한 트립 신 (0.25%)의 2 개 mL와 75 c m2 플라스 크 (4 ~ 106 셀 x) 합류 점 100%에 성장 하 고 완전 한 성장 매체의 12 mL와 트립 신을 중화.
    2. 500 x g RT에 3 분에 세포를 원심, 완전 한 성장 매체의 10 mL에 셀 펠 릿 resuspend 고 trypan blue 염료 제외 메서드를 사용 하 여 라이브 셀.
  7. Mesothelial 세포 시드
    1. 완전 한 성장 매체에 라이브 HPMCs의 300, 000 셀/mL를 일시 중단 합니다. 6 잘 플레이트의 각 음에 신선한 완전 한 성장 매체의 2.5 mL를 추가 합니다. 조심 스럽게 biosafety 후드에 밖으로 삽입을 포함 하는 15 cm 접시 가져. 소독 집게를 사용 하 여 삽입을 플립 하 고 완전 한 성장 매체 (그림 1C)에 낮은 표면에 부착 된 HeyA8 세포와 직 립, 그렇게 6 잘 플레이트의 우물에 두십시오.
    2. 씨앗 450000 HPMCs HPMC 컨트롤에 대 한 HeyA8 셀 없이 삽입 (그림 1C) 우물의 아래 직면 하 고 표면에 연결 하는 HeyA8 세포와 삽입의 안쪽에 성장 매체의 1.5 mL 중에 일시 중지. HeyA8 컨트롤에 세포 없이 성장 매체의 1.5 mL를 추가 합니다.
  8. 성장 하는 인접 문화
    1. 인접 문화 72 h에 대 한 37 ° C, 5% CO2 에서 CO2 인큐베이터에서 성장 하자. 필요한 경우, 매체를 다음과 같이 보충 수 있습니다.
      1. 삽입의 내부에 대 한 750 µ L을 제거 하 고 신선한 완전 한 성장 매체의 750 µ L를 추가 합니다.
      2. 삽입 (6 잘 플레이트)의 외부에 대 한 1 mL을 제거 하 고 신선한 완전 한 성장 매체의 1 mL를 추가 합니다. 1 mL 변경 한 번에 매체의 편의 위해 선택 되었다. 원하는, 1.25 mL은 제거 하 고 대신 대체 수 있습니다.
  9. 셀을 수집
    1. 인접 문화의 72 h 후 세포를 수집 합니다. HeyA8 셀과 HPMCs Trypsinize의 교차 오염을 방지 하기 위해이 단계에서 특별 한 주의 셀, 그들, 원심 고 교차 오염을 방지 하기 위해 멤브레인에 세포를 lysing 대신 펠 릿을 lyse.
  10. Trypsinizing 셀
    1. 1 x PBS와 삽입의 양쪽 모두를 씻어.
    2. 새로운 우물을 삽입 전송 하 고 트립 신을 추가 합니다. 삽입의 안쪽에 트립 신 0.5 mL을 추가 하 고 trypsinize는 삽입의 낮은 표면에 부착 된 암 세포를 6 잘 플레이트 trypsin의 2 개 mL를 추가. 37 ° c.에 2 분 동안 접시를 품 어
  11. 중화는 트립 신
    1. 중화 하는 트립 신, 아래로, 플라스틱 그리고 다음 셀을 받아 고 레이블된 컬렉션 튜브에 그들을 전송 삽입의 내부에 완전 한 성장 매체의 1 mL를 추가 합니다. 완전 한 무력화에 대 한 완전 한 성장 매체의 추가적인 2 mL를 추가 합니다. 하지 막 세포의 교차 오염을 방지 하기 위해 pipetting 동안 피어스를 주의 한다.
    2. 삽입의 하단에 있는 세포를 수집, 그 2 mL trypsin 플라스틱 추가 단계 12.2 아래쪽 표면에서 2-3 배 셀 6-잘 접시의 바닥에가. 성장 매체의 6 mL 접시의 하단에 트립 신을 무력화 하 고 레이블된 컬렉션 튜브 플레이트의 내용을 전송.
  12. 수집 하 고 세포를 lysing
    1. 500 x g 3 분에 세포를 원심 하 고 미디어를 발음. Resuspend 및 RNA 추출에 대 한 페 놀 및 guanidine-안산-기반 세포 시 약의 0.7 mL와 함께 셀 펠 릿을 lyse. 어떤 적당 한 키트를 사용 하 여 RNA를 분리.

3. 정량 실시간 중 합 효소 연쇄 반응

참고: 다음 단계 정량 실시간 중 합 효소 연쇄 반응 (정량) 인접 문화 결과로 유전자 식 변화 연구를 설명 합니다.

  1. 정량에 대 한 RNA 샘플에서 cDNA를 준비 합니다. 해당 버퍼와 무작위 뇌관 어떤 적당 한 역전사를 사용 하 여 모든 mRNA의 반전 녹음 방송을 위해 ( 재료의 표참조).
  2. Fibronectin (FN1) 및 E-cadherin (CDH1)의 mRNA 식 수준에 변화를 평가 하 고 변형 성장 인자 베타 1 (TGFβ1) glyceraldehyde 3 인산 염 효소 (GAPDH)는 내부 제어와 정량에 의해. 표준화 된 상용 유전자 표정 분석 실험 ( 재료의 표참조)를 사용 하 여 뇌관 디자인 가능 하다.
  3. HPMC 컨트롤과 인접 문화에서 성장 하는 HPMCs와 HPMCs HeyA8 컨트롤과 인접 문화에서 성장 하는 HeyA8 셀을 비교 합니다.

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결과

Metastasizing 난소 암 세포 mesothelial 세포 전이 복 막 구멍19내 사이트에서 발생합니다. 생산적 paracrine juxtacrine 상호 작용 유도 성공적인 전이17,18,20,21 난소 암 세포의 적응 응답에 mesothelial 세포의 도움으로 . 인접 문화 방법의 효과 테스트 하려면 테스트 HeyA8 난소 암 세포와 HPMCs 사이 paracrine 상호 작용. 그것은 이전 HPMCs와 HeyA8 세포의 coculture HPMCs21fibronectin의 증가 식에 결과 보고 되었습니다. Fibronectin 식의이 유도 Hey...

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토론

Paracrine juxtacrine 세포 사이 신호의 메커니즘을 이해 하는 것은 정상 조직의 항상성 및 질병 조건7,8의 더 나은 지식을 개발 필수적입니다. 대부분 paracrine 신호를 수집 하 여 연구를 실시 한 셀에서 다른 셀 형식 치료를 사용 하 여 중간 조절. 이 메서드는 고유의 단순에는 이점이 있다. 그러나, 그것 않습니다 하지 정확 하 게 정리 휴대 전화 microenvironment에 secreted 요소의 지역화 된 농도 또는 생산의 속도 론과 관련 된 요인의 고갈. 전 어느 정도 해결 될 수 있다, 그러나 비록 하지 정확 하 게 조절된 매체를 집중 하 여 그것 매우 어렵습니다 다시 활동. 셀 삽입에서과 우물의 바닥에 성장 transwell 인서트를 사용 하 여, 어느 정도 다시 캡처할 수 생산 및 고갈의 활동의 효과. 그러나, 셀 삽입 및 우물의 아래쪽 사이의 거리를 구분 하며 따라서, paracrine...

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공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

우리는이 실험에 대 한 조직 컬렉션에 그들의 참여에 대 한 환자에 게 빚을입니다. 국방부 OCRP 난소 암 아카데미 상 (W81XWH-15-0253) 및 Anirban K. 미트 라에 콜린의 꿈 재단에서 파일럿 수상이이 연구 지원.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
24mm 트랜스웰 투과성 지지대(0.4 &마이크로); m 기공 폴리 카보네이트 멤브레인 인서트코닝 (Costar)3412• 10 µ M 두께의 반투명 폴리카보네이트 멤브레인
• 최적의 세포 부착을 위해 처리됨
• 6 웰 플레이트에 6 인서트 패키지, 케이스 당 4 플레이트
• 세포막은 세포 가시성을 위해 염색되어야 합니다
• 감마선 살균
6웰 플레이트Corning (Falcon)353046평평한 바닥, TC 처리, 멸균, 뚜껑 포함
15cm 배양 접시Corning (Falcon)353025멸균, TC 처리 세포 배양 접시
DMEMCorning (Cellgro)10-013-CV
페니실린 스트렙토마이신Corning30-002-CI
MEM 비필수 아미노산 산Corning (Cellgro)25-025-CI
MEM 비타민Corning (Cellgro)25-020-CI
0.25 % 트립신, 2.21 mM EDTACorning25-053-CI
소 태아 혈청Atlanta BiologicalsS11150
피펫모든 make
is fine CO2 IncubatorAny make is fine
생물 안전성 레벨 II 캐비닛모든 제작이 정상입니다
FN1 TaqMan 유전자 발현 분석ThermoFisher ScientificHs01549976_m1
TGFB1 TaqMan 유전자 발현 분석ThermoFisher ScientificHs00998133_m1
CDH1 TaqMan 유전자 발현 분석ThermoFisher ScientificHs01023895_m1
GAPDH TaqMan 유전자 발현 분석ThermoFisher ScientificHs99999905_m1
miRNeasy 미니 RNA 분리 키트Qiagen217004
대용량 cDNA 역전사 키트ThermoFisher Scientific43-688-13
HeyA8 난소암 세포Ernst Lengyel Lab, University of Chicago
TGF&beta에서 획득; 중화항체R& D 시스템MAB1835-100

참고문헌

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