1. Tworzenie sferoidów komórek raka jajnika
- Komórki raka jajnika wykazujące ekspresję RFP hoduje się w 10% Pożywce Podstawowej (specjalistycznej pożywce do hodowli komórkowej zawierającej mieszaninę 199 i MCDB105 w stosunku 50:50, 10% inaktywowanej płodowej surowicy bydlęcej oraz 1% pen-strep). Aby uzyskać ekspresję RFP w nieoznakowanych komórkach raka jajnika, należy przeprowadzić transfekcję komórek plazmidem zawierającym RFP i wyselekcjonować komórki wykazujące ekspresję RFP. Alternatywnie można zastosować wektory wirusowe do przejściowej ekspresji białek fluorescencyjnych lub przeprowadzić inkubację wstępną komórek z czerwonym fluorescencyjnym barwnikiem do śledzenia komórek (Invitrogen).
- Przed sformowaniem sferoidów raka jajnika konieczne jest przygotowanie 96-dołkowych płytek hodowlanych o okrągłym dnie o niskiej adhezji. W celu przygotowania płytek hodowlanych o niskiej adhezji, do każdego dołka 96-dołkowej płytki hodowlanej Corning dodaje się 30μl roztworu poly-HEMA (6mg polihydroksyetylometakrylanu w 1 ml 95% EtOH). Płytki 96-dołkowe inkubuje się w nieuwilżonym inkubatorze w temperaturze 37°C w celu odparowania etanolu, co pozostawia warstwę poly-HEMA w każdym dołku. Warstwa poly-HEMA zapobiega przywieraniu komórek do dna dołka, zmuszając je do wzrostu w zawiesinie18. [Alternatywnie zamiast naczyń powlekanych poly-HEMA można zastosować płytki hodowlane Ultra-Low Attachment (Corning).]
- Po przygotowaniu płytek hodowlanych o niskiej adhezji, należy poddać komórki raka jajnika trypsynizacji, odwirować komórki w wirówce stołowej (Heraeus) przy 900 RCF przez 3 minuty, odessać nadosad i ponownie zawiesić w 10% Pożywce Podstawowej.
- Policzyć komórki za pomocą hemocytometru.
- Dostosować stężenie komórek tak, aby w 50μl 10% Pożywki Podstawowej znajdowało się 100 komórek.
- Do każdego dołka 96-dołkowej płytki hodowlanej powlekanej poly-HEMA dodać 50μl jednorodnie zawieszonej, rozcieńczonej zawiesiny komórek.
- Inkubować płytkę 96-dołkową w inkubatorze do hodowli komórkowej w temperaturze 37°C przez 16 godzin (czas ten należy zwiększyć lub zmniejszyć w zależności od czasu potrzebnego danej linii komórkowej na sformowanie wielokomórkowych sferoidów lub zgodnie z pożądanymi warunkami eksperymentalnymi), aby umożliwić komórkom raka jajnika agregację i sformowanie pojedynczego wielokomórkowego sferoidu w każdym dołku. Niektóre komórki nowotworowe mogą ulec apoptozie w tym okresie, dlatego ważne jest wybranie czasu poprzedzającego indukcję apoptozy.
2. Tworzenie monowarstwy komórek mezohelialnych
- W komorze z laminarnym przepływem powietrza należy pokryć dołki szklanej płytki MatTek z 6 dołkami fibronektyną, dodając 2 mL roztworu fibronektyny w PBS o stężeniu 5 μg/mL do każdego dołka i inkubując w temperaturze pokojowej przez 30 minut. Jakość optyczna szklanego dna w płytkach MatTek umożliwia obrazowanie mikroskopowe o wysokiej rozdzielczości.
- Komórki mezohelialne wykazujące ekspresję GFP hoduje się w 10% Base Medium. Należy utrypsynizować płytkę z komórkami mezohelialnymi, odwirować w wirówce nakładkowej (Heraeus) przy 900 RPM przez 3 minuty, odessać nadsącz i zawiesić komórki ponownie w 10% Base Medium. Komórki mezohelialne użyte w tej procedurze wykazywały ekspresję GFP w momencie ich pozyskania, jednak nieznakowane komórki mezohelialne można uzyskać poprzez transfekcję plazmidem zawierającym cDNA GFP lub wcześniejszą inkubację komórek z zielonym fluorescencyjnym barwnikiem do śledzenia komórek (Invitrogen).
- Po 30-minutowej inkubacji z fibronektyną (krok 2.1), należy przemyć dołki płytki MatTek 2 mL PBS.
- Należy odessać PBS i wysiać 6 x105 komórek mezohelialnych do każdego dołka 6-dołkowej płytki MatTek. Płytkę MatTek należy inkubować w inkubatorze do hodowli komórkowych w temperaturze 37°C przez noc, aby umożliwić przyleganie komórek mezohelialnych do płytki i utworzenie monowarstwy.
3. Test usuwania komórek mezohelialnych
- Użyć pipety, aby zebrać sferoidy raka jajnika z płytki 96-dołkowej powlekanej poly-HEMA.
- Odssać medium z jednego dołka naczynia MatTek 6-dołkowego zawierającego monowarstwę komórek mezohelialnych. Przemyć raz 2mL PBS. Przenieść wszystkie sferoidy z płytki 96-dołkowej do jednego dołka naczynia MatTek (około 3x więcej sferoidów niż tych, które zostaną zobrazowane, aby uwzględnić sferoidy osiadające w części naczynia, której nie można zobrazować).
- Umieścić naczynie MatTek na stole mikroskopu fluorescencyjnego odwróconego z szerokim polem widzenia, zdolnego do obrazowania time-lapse przez co najmniej 8 godzin. Użyć zmotoryzowanego stołu, aby w ramach jednego eksperymentu zobrazować wiele pozycji w naczyniu, w których występują liczne zdarzenia interkalacji sferoidów. Stosujemy odwrócony zmotoryzowany mikroskop fluorescencyjny do obrazowania time-lapse Nikon Ti-E z zintegrowanym systemem Perfect Focus i optyką DIC o niskim powiększeniu/aperturze numerycznej [20x-0.75 numerical aperture (NA)], halogenowy transiluminator Nikon z kondensorem o długiej odległości roboczej (LWD) 0.52 NA, szybkie filtry wzbudzenia i emisji Nikon (czas przełączania <100 ms; GFP Ex 480/40, Em 525/50, RFP-mCherry Ex 575/50 Em 640/50), szybkie migawki Smart Shutters Sutter dla ścieżki światła przechodzącego i epifluorescencji, zmotoryzowany stół z enkoderem liniowym Nikon, chłodzoną kamerę CCD Hamamatsu ORCA-AG, niestandardową komorę inkubacyjną mikroskopu z kontrolą temperatury i CO2, oprogramowanie Nikon NIS-Elements AR wersja 3 oraz stół wibroizolacyjny TMC.
- Sferoidy komórek raka jajnika osiądą na dnie naczynia i przyłączą się do monowarstwy komórek mezohelialnych. Rejestrować obrazy GFP, RFP i fazokontrastowe z ponad 20 interakcji sferoid/monowarstwa, co 10 minut, przez 8 godzin.
- Ekspresujące RFP sferoidy komórek raka jajnika będą naciekać do ekspresującej GFP monowarstwy komórek mezohelialnych, tworząc w niej otwory. Po 8 godzinach zmierzyć wielkość otworów, obrysowując czarne obszary na obrazach GFP za pomocą oprogramowania Elements (lub innego odpowiedniego oprogramowania, np. Image J). Znormalizować wielkość otworu do początkowej wielkości sferoidu, dzieląc wielkość otworu po 8 godzinach przez wielkość sferoidu na odpowiadającym mu obrazie RFP w czasie zero. W tym przykładzie wielkość otworu mierzono tylko raz, ale można ją mierzyć wielokrotnie w ciągu ośmiogodzinnego eksperymentu, aby lepiej zrozumieć dynamikę interkalacji.
4. Reprezentatywne wyniki
W tym przykładzie porównaliśmy zdolność do usuwania komórek mezotelialnych przez sferoidy raka jajnika OVCA433 o osłabionej ekspresji taliny-1 w stosunku do kontrolnych sferoidów OVCA433. Sferoidy OVCA433 z każdej grupy dodano do naczynia MatTek zawierającego monowarstwy komórek mezotelialnych ZT. Sześć sferoidów z każdej grupy obrazowano co 10 minut przez osiem godzin (Rycina 4, Film 3, Film 4). Pomiarowi poddano otwory powstałe w monowarstwie w wyniku rozprzestrzeniania się sferoidów, a następnie wyciągnięto średnią z sześciu pozycji z każdej grupy. Rycina 4 pokazuje, że średnia powierzchnia oczyszczenia stworzona przez sferoidy z wyciszeniem taliny 1 była znacznie mniejsza niż średnia powierzchnia stworzona przez sferoidy kontrolne, co sugeruje, że talina jest niezbędna do usuwania komórek mezotelialnych przez sferoidy raka jajnika OVCA433.

Rycina 1. Przerzuty raka jajnika. Pierwotne guzy jajnika rozwijają się albo z nabłonka powierzchniowego jajnika, albo z jajowodów. Komórki lub skupiska nowotworowe oddzielają się od guza pierwotnego i gromadzą w jamie otrzewnej. Komórki nowotworowe mogą następnie agregować, tworząc wielokomórkowe sferoidy. Sferoidy przyłączają się następnie do monowarstw komórek mezohelialnych wyścielających jamę otrzewną. Komórki mezohelialne są wypierane spod przyłączonego sferoidu raka jajnika, co umożliwia sferoidom dostęp do znajdującej się poniżej błony podstawnej.
Film 1. Przerzuty raka jajnika. Kliknij tutaj, aby obejrzeć film.

Rycina 2. Komórki mezohelialne wyścielają powierzchnię ludzkiej tkanki otrzewnej i są wypierane spod implantów komórek raka jajnika.

Rysunek 3. Test usuwania mezotelium. Sferoidy raka jajnika są tworzone poprzez inkubację 100 komórek raka jajnika wykazujących ekspresję RFP na dołek w 96-dołkowej okrągłodنnej płytce hodowlanej powlekanej poly-HEMA w temperaturze 37°C przez 16 godzin. Poly-HEMA zapobiega przywieraniu komórek do płytki hodowlanej, co pozwala im pozostać w zawiesinie i przylegać do siebie, tworząc jeden skupisko na dołek. Monowarstwy komórek mezohelialnych przygotowuje się poprzez wysianie 6x105 komórek mezohelialnych na dołek w 6-dołkowej płytce MatTek powlekanej fibronektyną i inkubację płytki w temperaturze 37°C przez 16 godzin. Następnie sferoidy są przenoszone do płytki MatTek z monowarstwą mezohelialną, a obie populacje komórek są obrazowane co 10 minut przez 8 godzin przy użyciu zautomatyzowanego odwróconego mikroskopu fluorescencyjnego do obrazowania w szerokim polu Nikon Ti-E w trybie time-lapse oraz oprogramowania Elements.
Film 2. Test oczyszczania mezotelialnego. Kliknij tutaj, aby obejrzeć film.

Rycina 4. Osłabienie ekspresji taliny 1 w sferoidach OVCA433 zmniejsza zdolność do usuwania komórek mezotelialnych. Sferoidy OVCA433 (kolor czerwony) z osłabioną i bez osłabionej ekspresją taliny 1 poddano adhezji i inwazji do monowarstwy mezotelialnej ZT (kolor zielony). Obie populacje komórek obrazowano co 10 minut przez 8 godzin przy użyciu zmotorizowanego odwróconego mikroskopu fluorescencyjnego Nikon Ti-E Widefield w trybie time-lapse oraz oprogramowania elements. Wykres pokazuje, że osłabienie ekspresji taliny 1 znacząco zmniejsza usuwanie komórek mezotelialnych (wykres kwantylowy z zielonymi słupkami oznaczającymi średnie).
Film 3. Kontrolne sferoidy OVCA433 (czerwone) naciekające monowarstwę mezotelialną (zieloną). Kliknij tutaj, aby obejrzeć film.
Film 4. Osłabienie ekspresji taliny 1 w sferoidach OVCA433 (czerwony) zmniejsza zdolność oczyszczania mezohelialnego (zielony). Kliknij tutaj, aby obejrzeć film.