Tutaj prezentujemy przedkliniczne badania przesiewowe przeciwnowotworowych kumaryn z wykorzystaniem hodowli 3D i danio pręgowanego.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj prezentujemy przedkliniczne badania przesiewowe przeciwnowotworowych kumaryn z wykorzystaniem hodowli 3D i danio pręgowanego.
Przedkliniczne badania in vitro i in vivo nowych środków terapeutycznych są niezbędnym narzędziem w odkrywaniu leków na raka. Chociaż ludzkie linie komórkowe nowotworów reagują na związki terapeutyczne w jednowarstwowych hodowlach komórkowych 2D (wymiarowych), systemy hodowli 3D zostały opracowane, aby zrozumieć skuteczność leków w bardziej fizjologicznie istotnych modelach. W ostatnich latach zaobserwowano zmianę paradygmatu w badaniach przedklinicznych w celu walidacji siły działania nowych cząsteczek w systemach hodowli 3D, dokładniej naśladujących mikrośrodowisko guza. Systemy te charakteryzują stan chorobowy w sposób bardziej fizjologicznie istotny i pomagają uzyskać lepszy mechanistyczny wgląd i zrozumienie farmakologicznej siły działania danej cząsteczki. Co więcej, przy obecnym trendzie ulepszania modeli nowotworów in vivo, danio pręgowany stał się ważnym modelem kręgowców do oceny powstawania nowotworów in vivo i badania wpływu środków terapeutycznych. Tutaj zbadaliśmy skuteczność terapeutyczną hydroksykumaryny OT48 w monoterapii lub w połączeniu z mimetykami BH3 w linii komórkowej raka płuc A549, stosując trzy różne systemy hodowli 3D, w tym testy tworzenia kolonii (CFA), testy tworzenia sferoidów (SFA) i ksenoprzeszczepy danio pręgowanego in vivo.
Rak jest spowodowany mutacjami komórkowymi i w konsekwencji biochemiczne szlaki sygnałowe są zakłócone, co powoduje niekontrolowane podziały komórek i odporność na śmierć komórki. Guzy zaburzają fizjologiczne funkcje układu pokarmowego, nerwowego, krążenia, a następnie sąsiednich tkanek1. Pomimo szeroko zakrojonych wysiłków badawczych, rak pozostaje najbardziej rozpowszechnioną chorobą zagrażającą życiu na świecie2. Medycyna precyzyjna została uznana za podstawę przyszłych terapii nowotworowych. Nowe jednostki molekularne są rutynowo testowane w połączeniu z istniejącymi lekami w celu poprawy wyników klinicznych.
Jednak jednym z istotnych ograniczeń związanych z rozwojem nowych, skutecznych terapii celowanych, jest brak powszechnie stosowanych testów symulujących dokładny biologiczny wynik ekspozycji na lek3. Odkrywanie leków przeciwnowotworowych nadal opiera się głównie na testowaniu skuteczności środków terapeutycznych w liniach komórek nowotworowych hodowanych w hodowlach jednowarstwowych 2D, które są trudne do walidacji w badaniach klinicznych4. W związku z tym rośnie zainteresowanie opracowywaniem lepszych modeli nowotworów, które lepiej naśladują rodzime cechy nowotworów in vivo5. W ostatnich latach rosnące zainteresowanie modelami hodowli 3D zaowocowało opracowaniem ulepszonych metodologii tworzenia modeli 3D nowotworów5.
Tutaj prezentujemy podejście z trzema różnymi technikami hodowli komórkowych 3D, które pozwalają lepiej zrozumieć moc hydroksykumaryny OT486 w połączeniu z mimetykami BH3 przed bardziej szczegółowymi testami in vivo. Nasza metoda polega na połączeniu kolonii i SFA z testem tworzenia guza in vivo opartym na modelu danio pręgowanego w celu dalszej walidacji skuteczności połączenia mimetyki OT48 i BH3 w komórkach raka płuc i monitorowania progresji raka w żywym organizmie.
Testy tworzenia kolonii są rutynowo używane do oceny skuteczności środków przeciwnowotworowych zarówno w przypadku raka stałego, jak i krwiotwórczego. Test określa zdolność komórki do namnażania się w nieskończoność i tworzenia kolonii7. Wpływ środka przeciwnowotworowego na zdolność komórek do tworzenia kolonii zależy od zmniejszenia liczby i/lub wielkości kolonii.
Sferoidy reprezentują modele nowotworów in vitro i służą jako tania platforma przesiewowa dla środków przeciwnowotworowych. Sferoidy to agregaty komórek rosnących w zawiesinie lub osadzonych w matrycy 3D. Podejście to jest szeroko stosowane do badań przesiewowych leków i badań wzrostu, proliferacji i interakcji immunologicznej guza8.
Aby w pełni zrozumieć właściwości nowego leku, konieczne jest przeprowadzenie eksperymentów in vivo na gryzoniach. Jednak ta konwencjonalna metoda jest kosztowna i czasochłonna. W ostatnich latach danio pręgowany (Danio rerio) stał się szeroko badanym organizmem laboratoryjnym, który jest tańszy i szybszy w hodowli. Guzy rozwinięte u danio pręgowanego reprezentują podejście do hodowli komórkowej 3D, ale w warunkach in vivo kręgowców9.
Razem, używamy tutaj trzech różnych podejść do hodowli 3D, w tym CFA, SFA i formowania nowotworów in vivo danio pręgowanego, aby zademonstrować zdolność przeciwnowotworową hydroksykumaryny OT48 w modelu komórkowym A549 raka płuc w połączeniu z mimetykami BH3.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Testy tworzenia kolonii
2. Test tworzenia sferoidów
3. Test ksenoprzeszczepu danio pręgowanego
UWAGA: To techniczne podejście jest wizualizowane jako schemat (Rysunek 1).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Na Ryc. 2 przedstawiono linię komórkową raka płuca A549 wysianą w MCBM w celu utworzenia kolonii po traktowaniu samym OT48 lub w połączeniu z mimetykiem BH3 A1210477 w zaznaczonych stężeniach. Wyniki wykazały, że terapia skojarzona znacząco zredukowała liczbę, wielkość oraz całkowitą powierzchnię kolonii po 10 dniach inkubacji.
Na Ryc. 3 komórki A549 traktowano samym OT...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Tempo tworzenia kolonii uzyskane za pomocą MCBM zależy od typu komórki. Zwykle w przypadku komórek nieprzylegających liczba kolonii jest znacznie wyższa w porównaniu z komórkami przylegającymi. Zaobserwowaliśmy, że komórki A549 utworzyły od 30 do 40 kolonii po 10 dniach. Wcześniej informowaliśmy, że dla różnych komórek białaczkowych liczba kolonii wynosi od 200 do 2509. Nasze wyniki wykazały, że sam OT48 nie spowodował znaczącego zmniejszenia liczby samych kolonii. Jednak w połączeniu z mimetyczny...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Badania w SNU są wspierane przez Narodową Fundację Badawczą (NRF) przez MEST of Korea for Tumor Microenvironment Global Core Research Center (GCRC), [numer grantu 2011-0030001]; przez Seoul National University Research Grant oraz przez program Brain Korea (BK21) PLUS.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Materiały wymagane do testów tworzenia kolonii | |||
| A549 | ATCC | CCL-185 | 37 C° |
| RPMI 1640 | Lonza | 30096 | 4 C° |
| FBS | Biowest | S1520-500-20 | C° |
| Penicylina-Streptomycyna | Lonza | 17-602E-20 | C° |
| Kolba do hodowli komórkowych T75 | SPL | 70075 | RT |
| PBS roztwór | Hyclone | SH30256.02 | RT |
| 1,5 ml probówka | Extragene | Tube-170-C | RT |
| 15 ml probówka | Hyundai Micro | H20015 | RT |
| 12 dołków | SPL | 30012 | RT |
| MethoCult | StemCell technologies | 4230-20 | C° |
| Bromek tetrazolowy błękitu tiazolilowego (proszek MTT) | Sigma | M5622 | 4 C° |
| LAS4000 | GE Healthcare Technologies | RT | |
| strong>Materiały wymagane do badania tworzenia sferoidów | |||
| A549 | ATCC | CCL-185 | 37 C° |
| RPMI 1640 | Lonza | 30096 | 4 C° |
| FBS | Biowest | S1520-500-20 | C° |
| Penicylina-streptomycyna | Lonza | 17-602E-20 | C° |
| Kolba do hodowli komórkowych T75 | SPL | 70075 | RT |
| PBS roztwór | Hyclon | SH30256.02 | RT |
| Trypsin-EDTA | Gibco | 25-300-054 | 4 C° |
| Corning costar ultra low attachemnt 96-dołkowa płytka | Corning | 3474 | RT |
| Microscopy | Nikon | Eclipse TS100 | RT |
| strong>Materiały wymagane do ksenoprzeszczepów danio pręgowanego | |||
| A549 | ATCC | CCL-185 | 37 C° |
| RPMI 1640 | Lonza | 30096 | 4 C° |
| FBS | Biowest | S1520-500-20 | C° |
| Penicylina-streptomycyna | Lonza | 17-602E-20 | C° |
| Kolba do hodowli komórkowych T25 | SPL | 70025 | RT |
| Kolba do hodowli komórkowych T75 | SPL | 70075 | RT |
| Kolba do hodowli komórkowych T175 | SPL | 71175 | RT |
| Probówka 1,5 ml | Probówka Extragen-170-C | RT | |
| 24-dołkowa płytka | SPL | 30024 | RT |
| Petridish | SPL | 10100 | RT |
| Roztwór PBS | Hyclon | SH30256.02 | RT |
| Trypsin-EDTA | Gibco | 25-300-054 | 4 C° |
| Chlorek sodu | Sigma-Aldrich | 71382 | RT |
| Chlorek potasu (KCL) | Sigma-Aldrich | P9541 | RT |
| Siarczan magnezu siedmiowodny (MgSO4.7H2O) | Sigma-Aldrich | M2773 | RT |
| Czterowodny azotan wapnia (Ca(NO3)2) | Sigma-Aldrich | C1396 | RT |
| Roztwór HEPES | Sigma-Aldrich | H0887 | RT |
| 3-aminobenzoesan etylu metanosulfonian (Trikaina) | Sigma-Aldrich | E10521 | RT |
| Roztwór czerwieni fenolowej | Sigma-Aldrich | P0290 | RT |
| Metyloceluloza | Sigma-Aldrich | M0512 | RT |
| 1-fenylo-2-tiomocznik (PTU) | Sigma-Aldrich | P7629 | RT |
| CM-Dil barwnik | Invitrogen | C7001-20 | C° |
| Szklana kapilara | World Precision Instruments | TW 100F-4 | RT |
| Ściągacz do mikropipet | Przyrząd do migawki, USA | P-97 | RT |
| Mikro wtryskiwacz | World Precision Instruments | PV820 | RT |
| Strzykawka | KOVAX | 1ml | RT |
| Mikroładowarka | Eppendorf | 5242956003 | RT |
| Szkiełko szklane | Marienfeld | HSU-1000612 | RT |
| Mikroskopia fluorescencyjna | Leica | DE/DM 5000B | RT |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.