De invasie van kankercellen blijft een belangrijk maar onderbelicht onderwerp in de context van het mede-invasie van immuuncellen zoals macrofagen. Collectieve en individuele invasie van kankercellen zijn kritieke processen tijdens metastase en het is aangetoond dat ze de overlevingskans van kankerpatiënten verlagen vanwege de veelheid aan plagen van verschillende organen 8,9. In vivo studies zijn complex en zijn beperkt tot laboratoria met toegang tot dierenhuisvesting. Bovendien is het ook moeilijk om in vivo omstandigheden te controleren of om specifieke aspecten te manipuleren. Daarom blijft de nood aan een toegankelijker systeem essentieel om basisvragen in de eerste onderzoekslijn te beantwoorden.
Met de hier gepresenteerde methode hebben we een manier ontwikkeld waarop i) immuuncellen en ii) het gedrag van kankercellen, iii) groei en ontwikkeling van een vaste sferoïde, en iv) de impact van cellen in de omringende tumormicro-omgeving (TME) op ECM-componenten verder kan worden geanalyseerd. Het kan worden gebruikt om de impact van gemodificeerde (bijv. uitgeput voor specifieke regulatoren door siRNA-behandeling) macrofagen op de invasiviteit van individuele kankercellen van een vaste sferoïde te vergelijken. Of de fysieke herschikking van de TME of uitgescheiden factoren de belangrijkste oorzaak is van het waargenomen gedrag van kankercellen, is momenteel onduidelijk en moet in meer detail worden geanalyseerd.
Daarnaast kunnen ook de kankercellen zelf worden gemanipuleerd, bijvoorbeeld door siRNA-behandeling of knock-out van specifieke regulatoren. Bovendien kan de analyse worden verbeterd door het aantal getelde kernen binnen het geïdentificeerde celprofiel te vergelijken om een nauwkeurigere bepaling van binnendringende kankercellen mogelijk te maken.
We hebben deze test gebruikt om de impact van macrofagen in de TME op de invasie van tumorcellen te bepalen. Er moet echter ook worden opgemerkt dat tumorcellen waarschijnlijk de activiteit van macrofagen beïnvloeden, mogelijk via uitgescheiden factoren in de media. Het zou dus ook een waardevolle inspanning zijn om veranderingen in de macrofagen te identificeren, zoals veranderde polarisatiestatus (M1 vs. M2) door immunofluorescentiekleuring met behulp van respectieve antilichamen. In het verleden heeft de vergelijking tussen cellen die in monolagen groeien en cellen die in een 3D-omgeving worden gekweekt, aanzienlijke verschillen in hun expressieprofielen laten zien10.
Bovendien zou fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS) van macrofaagsubpopulaties en hun integratie in de experimentele procedure leerzaam kunnen zijn. Last but not least zou een meer gedetailleerde beeldvorming van de contactgebieden waar macrofagen interageren met kankercellen of het sferoïde oppervlak van de tumor kunnen leiden tot de identificatie van verdere mechanismen die relevant zijn voor 3D-invasie en -interactie.
Van belang dat niet volledig kan worden gecontroleerd, is de precieze positionering van de sferoïde in het midden van de put na de toevoeging van het collageenmengsel. De hoeveelheid collageen onder de sferoïde is bijzonder moeilijk te reguleren. Hier zijn andere methoden ontwikkeld om een nauwkeurige positionering van de sferoïde mogelijk te maken, bijvoorbeeld op agarosevormen met hogere monsternummers11. Aangezien de afgifte van cytokinen echter een veelvoorkomend mechanisme is, worden alle sferoïden in deze multi-sferoïde test blootgesteld aan uitgescheiden factoren en is het aantal immuuncellen dat op een enkele sferoïde inwerkt moeilijk te controleren.
Een fundamentele beperking van dit protocol is het vermogen van kankercellijnen om uniforme sferoïden te vormen, en is dus alleen van toepassing op een subset van cellijnen. MeWo-melanoomcellen vormen bijvoorbeeld ongelijke, plaatachtige 3D-structuren, maar geen uniforme sferoïden.
Er moet ook worden opgemerkt dat de test in hoge mate aanpasbaar is, aangezien veel van de kenmerken ervan kunnen worden gewijzigd, zoals het ECM-materiaal, het celaantal of door specifieke factoren zoals cytokinen aan het supernatant toe te voegen. Het zou daarom zeer geschikt moeten zijn voor initiële in vitro studies van de interactie tussen kankercellen en immuuncellen en kan worden afgestemd op de specifieke onderzoeksvraag die momenteel wordt behandeld.