본 프로토콜은 환자 유래 난소암 오가노이드에서 DNA 손상 복구 단백질을 평가하는 방법을 설명합니다. 여기에는 포괄적인 도금 및 염색 방법과 상세하고 객관적인 정량 절차가 포함됩니다.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
본 프로토콜은 환자 유래 난소암 오가노이드에서 DNA 손상 복구 단백질을 평가하는 방법을 설명합니다. 여기에는 포괄적인 도금 및 염색 방법과 상세하고 객관적인 정량 절차가 포함됩니다.
면역형광법은 높은 감도와 특이성으로 표적 항원을 시각화하는 데 가장 널리 사용되는 기술 중 하나로, 단백질, 글라이칸 및 저분자의 정확한 식별 및 국소화를 가능하게 합니다. 이 기술은 2차원(2D) 세포 배양에서 잘 확립되어 있지만 3차원(3D) 세포 모델에서의 사용에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 난소암 오가노이드는 종양 세포 클론 이질성, 종양 미세 환경, 세포-세포 및 세포-기질 상호작용을 요약하는 3D 종양 모델입니다. 따라서 약물 감수성 및 기능적 바이오마커 평가를 위해 세포주보다 우수합니다. 따라서 원발성 난소암 오가노이드에 면역형광을 활용하는 능력은 이 암의 생물학을 이해하는 데 매우 유용합니다. 현재 연구는 고급 장액성 환자 유래 난소암 오가노이드(PDO)에서 DNA 손상 복구 단백질을 검출하기 위한 면역형광 기술을 설명합니다. PDO를 전리 방사선에 노출시킨 후, 핵 단백질을 초점으로 평가하기 위해 온전한 오가노이드에 대해 면역형광을 수행합니다. 이미지는 컨포칼 현미경에서 z-스택 이미징을 사용하여 수집되고 자동 초점 계수 소프트웨어를 사용하여 분석됩니다. 설명된 방법을 통해 DNA 손상 복구 단백질의 시간적 및 특수 모집 및 이러한 단백질과 세포주기 마커의 공동 국소화를 분석할 수 있습니다.
난소암은 부인과 악성 종양으로 인한 주요 사망 원인입니다. 대다수의 환자는 카보플라틴과 같은 DNA 손상 약물로 치료받으며, 상동 재조합 복구(HRR) 결핍 종양이 있는 환자에게는 폴리(ADP-리보스) 중합효소(PARP) 억제제를 투여할 수 있다 1,2. 그러나 대부분의 환자는 이러한 요법에 내성이 생기고 진단 후 5년 이내에 사망합니다. DNA 손상 반응(DDR)의 조절장애는 난소암의 발생과 화학요법 및 PARP 억제제 내성 둘 다와 연관되었다3. 따라서 DDR에 대한 연구는 난소암의 병태생리학, 잠재적인 바이오마커 및 새로운 표적 치료법을 이해하는 데 필수적입니다.
DDR을 평가하는 현재의 방법은 면역형광법(IF)을 활용하는데, 이를 통해 DNA 손상 단백질과 뉴클레오티드 유사체의 정확한 식별 및 국소화가 가능합니다. DNA에 이중 가닥 절단(DSB)이 생기면 히스톤 단백질 H2AX가 빠르게 인산화되어 DNA 손상 복구 단백질이 모이는 초점을 형성합니다4. 이러한 인산화는 IF를 이용하여 쉽게 확인할 수 있다; 사실, ɣ-H2AX 분석은 일반적으로 DSB 5,6,7,8,9의 유도를 확인하는 데 사용되었습니다. 증가된 DNA 손상은 백금 감수성 및 DNA 손상제의 효능과 관련이 있으며10,11,12, ɣ-H2AX는 다른 암 치료에서 화학요법 반응과 관련된 바이오마커로 제안되었다 13. DSB에서 HRR에 능숙한 세포는 BRCA1 및 BRCA2가 복제 단백질 A(RPA)를 대체하고 DNA에 결합하기 위해 RAD51을 모집하도록 하는 일련의 이벤트를 수행합니다. HRR 복구는 DNA 템플릿을 사용하여 DSB를 충실하게 복구합니다. 그러나 종양에 HRR이 결핍되면 NHEJ(Non-homologous End Joining)와 같은 대체 복구 경로에 의존합니다. NHEJ는 오류가 발생하기 쉬운 것으로 알려져 있으며 53BP1을 양성 조절자(14)로 사용하는 세포에 높은 돌연변이 부담을 유발합니다. 이러한 DNA 손상 단백질은 모두 IF를 사용하여 초점으로 정확하게 식별 할 수 있습니다. 단백질 염색 외에도 IF는 포크 보호 및 단일 가닥 DNA 갭 형성을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 안정한 포크를 갖는 능력은 백금 반응과 상관관계가 있으며, 최근에, 갭 검정은 PARP 억제제 6,15,16,17에 대한 반응을 예측할 수 있는 가능성을 보여주었다. 따라서 게놈에 도입된 후 뉴클레오티드 유사체에 대한 염색은 DDR을 연구하는 또 다른 방법입니다.
현재까지, 난소암에서 DDR의 평가는 생체 내 종양의 클론 이질성, 미세 환경 또는 구조를 재현하지 않는 균질한 2D 세포주로 크게 제한되었습니다18,19. 최근 연구에 따르면 오가노이드는 DDR 메커니즘과 같은 복잡한 생물학적 과정을 연구하는 데 있어 2차원 세포주보다 우수합니다6. 본 방법론은 PDO에서 RAD51, ɣ-H2AX, 53BP1, RPA 및 게미닌을 평가합니다. 이러한 방법은 온전한 오가노이드를 평가하고 생체 내 종양 미세 환경과 더 유사한 환경에서 DDR 메커니즘을 연구할 수 있도록 합니다. 컨포칼 현미경 및 자동 병소 계수와 함께 이 방법론은 난소암의 DDR 경로를 이해하고 환자를 위한 치료 계획을 개인화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
종양 조직 및 복수는 세인트루이스 IRB(Washington University)의 워싱턴 대학교에서 승인한 부인과 종양학 생물 저장소의 일부로 환자 동의를 얻은 후 얻었습니다. 진행성 고등급 장액성 난소암(HGSOC)이 있는 환자가 포함되었습니다. 모든 절차는 달리 명시되지 않는 한 벤치 상에서 실온에서 수행하였다. 모든 시약은 실온에서 제조하고(달리 나타내지 않는 한) 4°C에서 보관하였다.
1. 오가노이드 생성
2. 오가노이드의 도금 및 조사
3. 면역형광염색
참고: 부피는 8웰 챔버 슬라이드의 웰당 양(~300μL)을 나타냅니다.
4. 이미징
5. 분석
참고: 이전에 게시된 보고서21 이후의 모든 이미지 분석에 JCountPro를 사용합니다. 이 소프트웨어를 구하려면 관련 출판물을 참조하십시오.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
제시된 프로토콜은 오가노이드에서 핵 DNA 손상 복구 단백질을 성공적으로 염색, 시각화 및 정량화할 수 있습니다. 이 기술은 조사 전후에 PDO를 염색하고 평가하는 데 사용되었습니다. PDO는 10Gy의 방사선에 노출되었고 다음 바이오마커에 대해 평가되었습니다: ɣ-H2AX(그림 1), DNA 손상 마커; HRR에 대한 마커인 RAD51(그림 2); 53BP1, NHEJ의 마커; RPA, 복제 스트레스의 지표 (그림 3); 및 G2/S 단계 세포 주기 마커인 geminin(14)이 있습니다. 10 Gy의 용량은 난소 암 6,22에서 DNA 손상을 연구하는 이전에 발표 된 연구를 기반으로 선택되었습니다. JCountPro 소프...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
DNA 손상 반응은 난소암의 발병과 화학요법 내성 모두에 필수적인 역할을 합니다. 따라서 DNA 복구 메커니즘에 대한 철저한 이해가 필수적입니다. 여기에서는 DNA 손상 복구 단백질을 3D, 온전한 오가노이드로 연구하는 방법론을 제시합니다. 재현 가능하고 신뢰할 수 있는 프로토콜은 DNA 손상, 상동 재조합, 비상동 말단 결합 및 복제 스트레스를 평가하기 위해 특징적인 항체를 사용하여 개발됩니다. 중요한 것은 이러한 방법이 이러한 방법의 특이성과 민감도를 입증하는 유전자 변형 대조군을 사용하여 검증된다는 것입니다.
이 프로토콜에서 가장 중요한 단계는 오가노이드의 도금 및 고정입니다. 이 프로토콜은 고정 과정에서 기저막 추출물(BME)을 면밀히 모니터링하여 10분 동안 2% PFA에서 오가노이드를 구체적으로 배양합니다. 이는 10-60분 동안 4% PFA를 사용할 것을 제안하는 오가노이드의 다른 면역형광 프로토콜과 다릅니다23,24,25<...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 공개 할 것이 없습니다.
이 프로토콜을 수립하는 데 있어 Pavel Lobachevsky 박사의 지도에 감사드립니다. 또한 이 프로젝트를 지원해 주신 세인트루이스 산부인과 및 부인과 종양학과의 워싱턴 대학교 의과대학, 워싱턴 대학교 학장 장학생 프로그램, 부인과 종양학 그룹 재단 및 생식 과학자 개발 프로그램에 감사드립니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 칼슘과 마그네슘이 함유된 인산염 완충 식염수 1개(PBS++) | Sigma | 14-040-133 | |
| 칼슘과 마그네슘이 없는 인산염 완충 식염수 1개(PBS) | Fisher Scientific | ||
| Ant-53BP1 항체 | BD Biosciences | 612522 | 에서 1:500으로 희석됨 |
| Abcam | ab104306 | 염색 완충액에서 1:200으로 희석되어 | |
| Anti-Geminin 항체가 | ProteinTech | 10802-1-AP | 에서 1:400으로 희석됨 |
| Abcam | ab133534 | 에서 1:1000으로 희석됨 | |
| Millipore-Sigma | 05-636 | 1:500으로 희석됨 | |
| Bethyl Laboratories | A300-245A-M | 에서 1:200으로 희석됨 | |
| Fisher | Scientific | BP1605 100 | |
| 원심분리기; Sorvall St 16R 원심분리기 | Thermo Scientific | ||
| 컨포칼 현미경, 라이카 SP5 컨포칼 시스템 DMI4000 | 라이카 | ||
| 원뿔형 튜브, 15 mL | 코닝 | 14-959-53A | |
| Countess 3 FL 자동 세포 계수기(세포 계수기) | 써모 사이언티픽 | ||
| Countess 세포 계산 챔버 슬라이드 | Thermo Scientific | C10228 | |
| 커버 슬립 | LA 색상 | 어떤 투명한 네일 폴리쉬라도 충분할 것입니다 | |
| Cultrex RGF 기저막 추출물, 유형 2 | R& D 시스템 | 3533-010-02 | 아마도 Matrigel 또는 다른 BME 매트릭스를 사용할 수 있을 것입니다 |
| 다피 | 써모 사이언티픽 | R37606 | NucBlue 고정 세포 레디프로브 시약, 1x PBS에 희석됨 |
| 글리신 | 피셔 사이언티픽 | ||
| JCountPro | JCountPro | 소프트웨어에 액세스하려면 이메일: jcountpro@gmail.com | |
| 마이크로 원심분리기 튜브 | 피셔 사이언티픽 | 07-000-243 | |
| 매니큐어 | StatLab | SL102450 | |
| 파라폼랄데히드 (PFA), 2% | 전자 현미경 과학 | 157-4 | PBS++에서 4% PFA로 희석하여 2% PFA |
| 투과화 완충액 | 실험실 | 0.2% X-100 트리톤을 PBS++ | |
| 파이펫 | Rainin | 17014382 | |
| 파이펫 팁 | 라이닌 | ||
| ProLong Gold Antifade Mountant | Thermo Scientific | P36930 | |
| 염색 완충액 | 실험실 | 0.5% BSA, 0.15% 글리신, 0.1% X-100 트리톤을 PBS++ | |
| Thermo Scientific Nunc Lab-Tek II 챔버 슬라이드 시스템 | 써모 사이언티픽 | 12-565-8 | |
| 트리톤 X-100 | 시그마-알데리치 | ||
| Trypan 블루 솔루션, 0.4% | Thermo Scientific | ||
| TrypLE Express | Invitrogen | 12604013 | 동물 유래 무료, 재조합 효소 |
| X-RAD 320 생물학적 조사기 | 정밀 X선 조사 | 엑스-래드320 |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.