Het vermogen van tumorcellen om te ontwijken en zich te verspreiden door het omliggende weefsel is een kenmerk van kanker1. In het bijzonder is tumorcelmotiliteit een kenmerkend kenmerk van kwaadaardige tumoren, of het nu gaat om een gemetastaseerd tumortype zoals borst2 of colorectale kanker3 of een lokaal invasief type zoals diffuus glioom 4,5.
Beeldvorming speelt een centrale rol in het onderzoek naar vele aspecten van tumorcelfenotypen; Live-cell imaging heeft echter zeker de voorkeur bij het bestuderen van dynamische cellulaire processen zoals migratie en invasie, wanneer veranderingen in morfologie en cel-celinteractie 6,7 optreden en in de loop van de tijd gemakkelijker kunnen worden onderzocht. Voor live-cell imaging kunnen verschillende optische microscopiesystemen worden gebruikt, van fasecontrast tot confocale fluorescerende microscopen, en beeldacquisitie uitgevoerd over een korte of lange periode op een omgekeerde microscoop uitgerust met een kamer voor temperatuur- en CO2-regeling, of in high-content beeldanalysesystemen met ingebouwde kamers, of als alternatief in beeldsystemen die in de incubator kunnen zitten zonder de cellen gedurende de hele duur te hoeven verstoren van het experiment. De keuze van het gebruikte systeem wordt vaak bepaald door een aantal factoren, zoals de benodigde resolutie, de lengte van de totale acquisitietijd en tijdsintervallen, het gebruikte vattype en de doorvoer van de test (enkele kamer of multi-well plaat), de gevoeligheid van de gebruikte cellen (kostbare en / of zeldzame cellen) en fototoxiciteit van de cellen als fluoroforen aanwezig zijn.
Met betrekking tot fluorescerende beeldvorming in live-modus kan dit worden bereikt door cellen te transduceren voor de expressie van fluorescerende eiwitten, hetzij voor stabiele expressie of als een induceerbaar systeem8, door transiënte celtransfectie, of door celkleurstoffen te gebruiken die nu beschikbaar zijn voor live-cell labeling7, voor live-cell tracking en voor het labelen van subcellulaire organellen9.
Een nuttige benadering is onlangs ontwikkeld voor live-cell immunocytochemie, waarbij een antilichaam dat een oppervlaktemarker naar keuze herkent, kan worden gebonden aan een etiketteringsreagens, en na toevoeging aan de kweekmedia kunnen cellen die de specifieke marker tot expressie brengen gemakkelijk in realtime worden afgebeeld door live-cell imaging. De visualisatie en kwantificering van markerexpressie met behulp van een dergelijk systeem kan gemakkelijk worden bereikt wanneer cellen worden gekweekt in tweedimensionale (2D) cultuuromstandigheden10.
In deze studie hebben we protocollen geoptimaliseerd voor live-3D-cel immunocytochemische invasie en migratie van pediatrische diffuse midline glioma (DMG) patiënt-afgeleide cellen11,12. DMG zijn zeer agressieve hersentumoren die kinderen treffen, voor de overgrote meerderheid geassocieerd met de drivermutatie K27M in histon H3-varianten. DMG ontstaat in de hersenstam en de middellijngebieden van het centrale zenuwstelsel (CZS) en wordt gekenmerkt door een zeer infiltratief karakter. Van deze invasieve capaciteit is aangetoond dat deze ten minste gedeeltelijk wordt gemedieerd door de intratumor heterogeniteit en de kankerstamachtige kenmerken van DMG-cellen7.
Om onze testen te illustreren, werd een antilichaamlabelreagens (ALR) gebruikt in combinatie met een antilichaam voor CD44. CD44 is een transmembraan glycoproteïne en adhesiemolecuul uitgedrukt op stamcel- en andere celtypen, geassocieerd met kankerstamcelfenotype en tumorcelmigratie en invasie13. De protocollen omvatten de monstervoorbereiding, de beeldacquisitie in brightfield- en fluorescerende modus en de analyse op een live-cell analyse-instrument dat het mogelijk maakte om kwantitatief in realtime de algehele CD44-expressie op het DMG-celmembraan te meten tijdens 3D-invasie en migratie. De testen maakten het ook mogelijk om het intermitterende fluorescerende signaal van CD44 op individuele cellen te visualiseren tijdens het migreren en binnendringen. Interessant is dat ook een effect van het anti-CD44-antilichaam werd waargenomen, dat mogelijk als een blokkerend antilichaam fungeerde, ook de celmigratie en invasie leek te verminderen en een omschakeling van het invasiepatroon van een collectief mesenchymaal-achtig naar een meer eencellig amoeboïde-achtig fenotype induceerde.