RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pl_PL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Opisane podejście łączy eksperymentalne testy przerzutów do żył ogonowych z obrazowaniem żywych zwierząt in vivo, aby umożliwić monitorowanie w czasie rzeczywistym powstawania i wzrostu przerzutów raka piersi, a także ilościowe określenie liczby i wielkości przerzutów w płucach.
Przerzuty są główną przyczyną zgonów związanych z rakiem i istnieją ograniczone możliwości terapeutyczne dla pacjentów z chorobą przerzutową. Identyfikacja i testowanie nowych celów terapeutycznych, które ułatwią opracowanie lepszych metod leczenia choroby przerzutowej, wymaga przedklinicznych modeli in vivo. Zademonstrowano tutaj syngeniczny model myszy do oznaczania kolonizacji raka piersi z przerzutami i późniejszego wzrostu. Przerzutowe komórki rakowe są stabilnie transdukowane wektorami wirusowymi kodującymi lucyferazy świetlika i białka ZsGreen. Geny kandydujące są następnie stabilnie manipulowane w komórkach rakowych wykazujących ekspresję lucyferazy / ZsGreen, a następnie komórki są wstrzykiwane myszom przez boczną żyłę ogonową w celu zbadania kolonizacji i wzrostu przerzutów. Urządzenie do obrazowania in vivo jest następnie wykorzystywane do pomiaru bioluminescencji lub fluorescencji komórek nowotworowych u żywych zwierząt w celu ilościowego określenia zmian obciążenia przerzutami w czasie. Ekspresja białka fluorescencyjnego pozwala na ilościowe określenie liczby i wielkości przerzutów w płucach pod koniec eksperymentu bez konieczności cięcia lub barwienia histologicznego. Podejście to oferuje stosunkowo szybki i łatwy sposób testowania roli genów kandydujących w kolonizacji i wzroście przerzutów oraz dostarcza znacznie więcej informacji niż tradycyjne testy przerzutów do żył ogonowych. Stosując to podejście, pokazujemy, że jednoczesny knockdown białka związanego z Yes (YAP) i koaktywatora transkrypcji z motywem wiążącym PDZ (TAZ) w komórkach raka piersi prowadzi do zmniejszenia obciążenia przerzutami w płucach i że to zmniejszone obciążenie jest wynikiem znacznie upośledzonej kolonizacji przerzutów i zmniejszonego wzrostu przerzutów.
Rak pozostaje drugą najczęstszą przyczyną zgonów na świecie1, a przerzuty są odpowiedzialne za większość tych zgonów2,3. Jednak ograniczone zrozumienie mechanizmów molekularnych, które rządzą kolonizacją przerzutów i późniejszym wzrostem, utrudniło opracowanie skutecznych metod leczenia choroby przerzutowej. Identyfikacja nowych celów terapeutycznych wymaga przeprowadzenia testu w celu sprawdzenia, w jaki sposób zaburzona ekspresja lub funkcja genu kandydującego wpływa na powstawanie i wzrost przerzutów. Chociaż autochtoniczne modele myszy mają swoje zalety, są czasochłonne i kosztowne w generowaniu, co czyni je bardziej odpowiednimi do walidacji celu niż do odkrywania celu. Systemy modelowe do przeszczepów, w których gen kandydujący jest zaburzony w komórkach nowotworowych in vitro, a następnie wpływ na potencjał przerzutowy jest oceniany in vivo, są tańsze i mają wyższą przepustowość niż modele autochtoniczne. Ponadto wektory wirusowe do stabilnego dostarczania RNAi, CRISPR/CAS9 i transgenów są powszechnie dostępne, co sprawia, że stosunkowo łatwo jest zakłócić praktycznie każdy gen lub geny będące przedmiotem zainteresowania w liniach komórkowych raka. Podejście to można również wykorzystać do zbadania roli genów kandydujących w kolonizacji i wzroście przerzutów w ludzkich liniach komórkowych raka poprzez przeszczepienie komórek myszom z obniżoną odpornością lub humanizowanym.
Dwa rodzaje testów używanych do badania tworzenia przerzutów przez przeszczepione komórki rakowe in vivo to spontaniczne testy przerzutów i eksperymentalne testy przerzutów. W testach spontanicznych przerzutów4,5, komórkom rakowym wstrzykuje się myszy, pozwala im utworzyć guz pierwotny, a następnie bada się spontaniczne tworzenie przerzutów i późniejszy wzrost. Siłą tego modelu jest to, że komórki muszą przejść wszystkie etapy procesu przerzutowego, aby utworzyć guzy przerzutowe. Jednak wiele linii komórek rakowych nie daje przerzutów skutecznie w modelach spontanicznych przerzutów, a każda manipulacja komórkami, która wpływa na wzrost guza pierwotnego, może zakłócić wyniki testu przerzutów. Aby uniknąć tych pułapek, stosuje się eksperymentalne testy przerzutowe, w których komórki rakowe są wstrzykiwane bezpośrednio do krążenia. Typowe eksperymentalne testy przerzutów obejmują wstrzyknięcie do żyły ogonowej6,7,8 (i pokazane tutaj), iniekcja dosercowa9 i wstrzyknięcie do żyły wrotnej10.
Celem przedstawionego tutaj protokołu jest dostarczenie eksperymentalnego testu przerzutów in vivo, który pozwala badaczowi monitorować powstawanie i wzrost przerzutów w czasie rzeczywistym, a także określić ilościowo liczbę i wielkość przerzutów w płucach tej samej myszy. Aby to osiągnąć, tradycyjne eksperymentalne testy przerzutów do żył ogonowych 6,7,8 są łączone z obrazowaniem żywych zwierząt przy użyciu urządzenia do obrazowania in vivo9,11,12,13,14. Komórki nowotworowe stabilnie eksprymujące zarówno lucyferazy, jak i białko fluorescencyjne są wstrzykiwane myszom przez boczną żyłę ogonową, a następnie urządzenie do obrazowania in vivo służy do pomiaru zmian obciążenia przerzutami w płucach w czasie (
Aby zademonstrować to podejście, najpierw przeprowadziliśmy eksperyment potwierdzający słuszność koncepcji, w którym główny czynnik replikacji, białko replikacyjne A3 (RPA3) jest niszczone w przerzutowych komórkach raka piersi u myszy. Pokazujemy, że myszy, którym wstrzyknięto komórki knockdown RPA3, mają znacznie mniejsze obciążenie przerzutowe w każdym punkcie czasowym w porównaniu z myszami, którym wstrzyknięto komórki kontrolne. Analiza płuc zawierających przerzuty pokazuje, że to zmniejszone obciążenie przerzutami jest wynikiem znacznie zmniejszonej kolonizacji przerzutów i upośledzonego wzrostu tworzących się przerzutów. Aby jeszcze bardziej zademonstrować tę technikę, sprawdziliśmy, czy jednoczesne znokautowanie białka związanego z Yes (YAP) i koaktywatora transkrypcji z motywem wiążącym PDZ (TAZ) upośledza kolonizację przerzutową lub późniejszy wzrost. YAP i TAZ to dwa powiązane koaktywatory transkrypcji, które są krytycznymi efektorami szlaku hipopotama. We15,16 i inni powiązali YAP i TAZ z przerzutami (przejrzane w17,18,19), sugerując, że te białka są dobrymi celami terapeutycznymi. Konsekwentnie stwierdziliśmy, że myszy, którym wstrzyknięto komórki knockdown YAP / TAZ, znacznie zmniejszyły obciążenie przerzutami. Analiza płuc wykazała, że komórki knockdown YAP/TAZ tworzyły znacznie mniej przerzutów, a przerzuty, które się utworzyły, były mniejsze. Eksperymenty te pokazują, w jaki sposób eksperymentalne testy przerzutów pozwalają badaczowi szybko i niedrogo przetestować rolę genu kandydującego w tworzeniu i wzroście przerzutów. Pokazują ponadto, w jaki sposób połączone wykorzystanie obrazowania żywych zwierząt i fluorescencyjnej kwantyfikacji przerzutów w całych płucach pozwala badaczowi lepiej zrozumieć etapy kolonizacji przerzutów.
Ten protokół obejmuje użycie myszy i materiałów biologicznych i wymaga zatwierdzenia przez odpowiednie instytucjonalne komitety bezpieczeństwa. Wszystkie opisane tutaj prace in vivo są zatwierdzone przez instytucjonalny komitet ds. opieki i użytkowania zwierząt w Albany Medical College (IACUC).
UWAGA: Aby zapoznać się z przeglądem protokołu, zobacz schemat w Rysunek 1.
1. Pakowanie wszystkich wymaganych retrowirusów i lentiwirusów
UWAGA: Opisany protokół wykorzystuje wektory lentiwirusowe lub retrowirusowe do stabilnej ekspresji enzymu lucyferazy i białka fluorescencyjnego, a także do manipulowania ekspresją genu kandydującego. Wirusy te są upakowane w komórkach HEK-293FT, jak opisano poniżej.
2. Generowanie komórek rakowych stabilnie wyrażających lucyferazy i białko fluorescencyjne
UWAGA: Poniższy protokół opisuje, jak najpierw stabilnie oznaczyć komórki 4T1 lucyferazyą świetlika i białkiem fluorescencyjnym (ZsGreen) za pomocą dwóch wektorów z unikalnymi genami selekcyjnymi. Następnie 3rd wektor wirusowy jest używany do manipulowania ekspresją genu kandydującego. Jednak wektory wirusowe, które jednocześnie dostarczają białko fluorescencyjne i manipulację genetyczną, mogą być również stosowane jako alternatywa (jak w reprezentatywnych eksperymentach poniżej). Można użyć innych komórek nowotworowych, ale liczba komórek powinna być zoptymalizowana dla kroków 2.1 i 2.7.1.
3. Optymalizacja projektu eksperymentalnego in vivo
4. Iniekcja do żyły ogonowej oznaczonych komórek rakowych
UWAGA: Krok 4.2.4 został zoptymalizowany pod kątem wzrostu komórek 4T1 u syngenicznych myszy BALB/c. Jeśli stosowane są inne linie komórek rakowych i szczepy myszy, należy najpierw zoptymalizować liczbę wstrzykiwanych komórek i długość testu.
5. Monitorowanie obciążenia przerzutami za pomocą fluorescencji za pomocą urządzenia do obrazowania in vivo żywych zwierząt
UWAGA: Nie obrazuj zwierząt pod kątem fluorescencji z aktywnym sygnałem luminescencyjnym.
6. Monitorowanie obciążenia przerzutami za pomocą bioluminescencji za pomocą urządzenia do obrazowania żywych zwierząt in vivo
7. Kwantyfikacja liczby i wielkości przerzutów
UWAGA: Czas wzrostu przerzutów powinien być określony dla każdej linii komórkowej i szczepu myszy, a liczba wstrzykniętych komórek będzie miała na niego wpływ.
8. Przetwarzanie i analiza danych z obrazów uzyskanych za pomocą urządzenia do obrazowania żywych zwierząt in vivo
Aby zademonstrować powyższe podejście, przeprowadziliśmy eksperyment potwierdzający słuszność koncepcji, w którym krytyczny czynnik replikacji, RPA3, został powalony w linii komórkowej przerzutowego raka sutka myszy (4T122). Podczas gdy protokół opisuje znakowanie komórek zarówno lucyferazy, jak i białkami fluorescencyjnymi przed manipulacją genetyczną, zastosowaliśmy zmodyfikowane podejście, ponieważ wektory RNAi dostarczają również ZsGreen (Rysunek 2A). Po pierwsze, komórki 4T1 zostały stabilnie transdukowane za pomocą konstruktu lentiwirusowego kodującego lucyferazy świetlika i oporność na higromycynę (pHAGE-lucyferaza-IRES-higro). Po selekcji higromycyny przeprowadzono test lucyferazy, aby potwierdzić stabilną ekspresję lucyferazy świetlika (Rysunek 2A). Następnie komórki lucyferazy 4T1 zostały stabilnie transdukowane wektorami retrowirusowymi, które wyrażają ZsGreen i albo kontrolnym shRNA opartym na miR30, albo shRNA opartym na miR30, jak wcześniej wykazano, skutecznie celującym w myszy RPA316,23,24. Komórki zostały następnie wstrzyknięte myszom przez boczną żyłę ogonową, a sygnał bioluminescencyjny in vivo mierzono dwa razy w tygodniu w celu monitorowania obciążenia przerzutami (Rysunek 2B, C). Przekształcony sygnał logarytmu10 dla każdej myszy został wykreślony jako obciążenie przerzutowe w czasie (Rysunek 2D) i określono nachylenia każdego wykresu (Rysunek 2E). Dane te pokazują, że tempo zmian obciążenia przerzutami jest znacznie zmniejszone w przypadku knockdownu RPA3 w porównaniu z komórkami kontrolnymi. Chociaż różnice są uderzające, same te dane nie pozwalają nam określić, czy zmniejszone obciążenie przerzutami jest wynikiem mniejszej liczby przerzutów, czy też wolniejszego wzrostu przerzutów. W związku z tym przerzuty do płuc znakowane ZsGreen zostały również przeanalizowane pod koniec eksperymentu. Myszy, którym wstrzyknięto komórki knockdown RPA3, prawie nie miały przerzutów do płuc, podczas gdy myszy kontrolne miały liczne duże przerzuty (Ryc. 3). Co więcej, przerzuty, które powstały z komórek knockdown RPA3, były wyraźnie mniejsze niż przerzuty kontrolne 4T1 (Rysunek 3A). Zgodnie z naszym ręcznym liczeniem ( Rysunek 3B), oprogramowanie do analizy obrazu policzyło znacznie mniej przerzutów u myszy powalających RPA3 ( Rysunek 3C). Dodatkowo, całkowite obciążenie przerzutami w płucach (suma obszarów każdego przerzutu w milimetrach) zostało również drastycznie zmniejszone przez knockdown RPA3 (Rysunek 3D). Wreszcie, rozmiar poszczególnych przerzutów, które utworzyły się u myszy powalających, RPA3, był na ogół znacznie mniejszy niż u myszy kontrolnych (Rysunek 3E). Oprócz dużych przerzutów u myszy kontrolnych, zaobserwowaliśmy również liczne małe przerzuty, ale nie możemy określić, czy są to komórki nowotworowe, które zasiały płuco i nie rosły, czy też są to komórki nowotworowe wyrzucone z jednego z większych przerzutów, które ponownie zasiały płuco w nowym miejscu (Rysunek 3E). Łącznie dane te pokazują, że RPA3 jest wymagany do tworzenia przerzutów przez komórki 4T1. Odkrycia te były oczekiwane, ponieważ nasza poprzednia praca wykazała, że komórki powalające RPA3 miały znacznie zmniejszoną zdolność do tworzenia przerzutów w płucach po wstrzyknięciu do żyły ogonowej16. Jednak eksperyment ten pokazuje, w jaki sposób można wykorzystać obrazowanie żywych zwierząt i fluorescencyjną ocenę ilościową liczby i wielkości przerzutów w celu określenia, czy zmiany w obciążeniu przerzutami są spowodowane różnicami w kolonizacji lub wzroście przerzutów.
Aby pokazać, jak to podejście może być wykorzystane do odpowiedzi na bardziej istotne biologicznie pytanie, zapytaliśmy, czy YAP i TAZ są wymagane do kolonizacji przerzutów i późniejszego wzrostu w tym syngenicznym modelu raka piersi. Ekspresja i aktywność YAP lub TAZ są zwiększone w wielu nowotworach w porównaniu z normalną tkanką, co jest predyktorem złego wyniku pacjenta25,26,27,28,29. Ponadto kilka badań wykazało, że YAP, TAZ lub TEADs, krytyczni partnerzy wiążący YAP/TAZ, w przerzutach15,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49, 50,51,52. Biorąc pod uwagę te dane, zastosowaliśmy nasze podejście do sprawdzenia, czy YAP i TAZ są wymagane do tworzenia i wzrostu przerzutów. W tym celu używamy wektora retrowirusowego z ekspresją tandemowych shRNA opartych na miR30, ukierunkowanych zarówno na YAP, jak i TAZ. Jak pokazano, ten tandemowy shRNA skutecznie zmniejsza ekspresję białek YAP i TAZ oraz aktywność transkrypcyjną w komórkach 4T1 (Figura 4A, B). Komórki lucyferazy 4T1 stabilnie transdukowano za pomocą ekspresji ZsGreen tej tandemowej wektora shRNA YAP / TAZ lub kontrolnego shRNA opartego na miR30 (Figura 4C), a następnie testowano przez wstrzyknięcia żyły ogonowej u syngenicznych myszy BALB / c. Jak pokazano na Rysunek 4, tempo, w jakim wzrastało obciążenie przerzutami, było znacznie szybsze u myszy, którym wstrzyknięto komórki kontrolne w porównaniu do myszy, którym wstrzyknięto komórki knockdown YAP/TAZ (Rysunek 4D-F). Znacznie mniej przerzutów powstało u myszy, którym wstrzyknięto komórki knockdown YAP / TAZ w porównaniu z myszami z komórkami kontrolnymi, niezależnie od tego, czy liczono je ręcznie (Rysunek 5A, B), czy przy użyciu oprogramowania do analizy obrazu ( Figura 5C). Nie tylko u myszy kontrolnych powstało o wiele więcej przerzutów, ale były one na ogół większe (Ryc. 5E). Konsekwentnie, obciążenie przerzutami w płucach (całkowita powierzchnia przerzutów w mm) zostało również drastycznie zmniejszone przez knockdown YAP / TAZ (Ryc. 5D). Ważne jest, aby pamiętać, że gdy przerzuty są duże i blisko siebie, oprogramowanie może nie być w stanie rozróżnić odrębnych przerzutów. Tak było w przypadku kilku przerzutów u myszy kontrolnych (mysz 3 i mysz 7). Dlatego ważne jest, aby sprawdzić dane wyjściowe oprogramowania do analizy obrazu, aby upewnić się, że dokładnie mierzy powierzchnię pojedynczych guzów. Dlatego też ważne jest, aby zoptymalizować liczbę wstrzykiwanych komórek i czas trwania eksperymentu. Łącznie dane te pokazują, że YAP i TAZ są niezbędne do utrzymania tempa, w którym wzrasta obciążenie przerzutami w syngenicznym mysim modelu przerzutowego raka piersi i że jest to spowodowane niezdolnością do tworzenia się przerzutów i zmniejszonym wzrostem kilku przerzutów, które się utworzyły.

Rysunek 1: Schemat protokołu. Wszystkie niezbędne wirusy są najpierw pakowane w komórki HEK-293FT. Komórki pożądane do badania są następnie jednocześnie infekowane lucyferazy i wirusami fluorescencyjnymi, z których każdy wyraża unikalny gen selekcji leków u ssaków. Zainfekowane komórki są następnie namnażane w odpowiednich pożywkach zawierających oba leki, aby wybrać stabilnie transdukowane komórki wyrażające zarówno lucyferazy, jak i białko fluorescencyjne. Ekspresja obu etykiet jest potwierdzona zgodnie z opisem w protokole. Wyznakowane komórki są następnie transdukowane trzecim wirusem, zawierającym manipulację genetyczną (miR30 shRNA) i trzecim unikalnym genem selekcji leków. Po selekcji z trzecim lekiem komórki są wstrzykiwane myszom przez boczną żyłę ogonową. Obciążenie przerzutami jest monitorowane u myszy przez cały czas trwania eksperymentu za pomocą systemu obrazowania żywych zwierząt in vivo. Pod koniec eksperymentu myszy są poddawane eutanazji, a obrazy całych płuc są wykonywane za pomocą fluorescencyjnego mikroskopu preparacyjnego, a następnie wykorzystywane do pomiaru liczby i wielkości przerzutów. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rycina 2: Obrazowanie in vivo żywych zwierząt oparte na lucyferazie pokazuje, że knockdown RPA3 zmniejsza obciążenie przerzutami raka piersi. (A) Schemat przedstawiający, w jaki sposób komórki zostały wygenerowane na potrzeby tego badania in vivo. Komórki 4T1 stabilnie transdukowano lentiwirusem kodującym lucyferazy i oporność na higromycynę. Zainfekowane komórki wybrano z 600 μg / ml higromycyny B przez tydzień, a następnie aktywność lucyferazy mierzono w komórkach rodzicielskich lub 4T1-lucyferazy za pomocą zestawu reporterowego lucyferazy i czytnika płytek (n = 1 eksperyment z uśrednionymi dołamkami replikowanymi). Komórki 4T1-lucyferazy zostały następnie zainfekowane retrowirusem, który dostarcza ZsGreen i miR30 shRNA skierowane do mCherry (kontrola) lub mRPA3. Selekcja puromycyny (2,5 μg/ml) przez 3 dni została wykorzystana do selekcji stabilnej integracji wirusa. (B-E) Komórkom lucyferazy 4T1 stabilnie eksprymujące ZsGreen i kontrolne (sh-mCherry) lub mRPA3 (sh-mRPA3-431) shRNA wstrzyknięto myszom i zobrazowano pod kątem bioluminescencji we wskazanych dniach, jak opisano w protokole. (B&C) Obrazy bioluminescencyjne dla reprezentatywnej myszy z każdej grupy we wskazanym dniu po wstrzyknięciu (D) Wykres logarytmu10 przekształconego sygnału lucyferazy zmierzony dla każdej myszy w trakcie eksperymentu. (E) Wykres punktowy ze średnią (linią ciągłą) dla nachyleń każdej myszy w D (n = 6 dla sh-control i 8 dla sh-mRPA3-431). Istotność statystyczna została przetestowana za pomocą testu t Studenta; *p ≤ 0,05. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Ryc. 3: Kwantyfikacja przerzutów fluorescencyjnych ujawnia, że knockdown RPA3 zapobiega kolonizacji przerzutów, a następnie wzrostowi komórek raka piersi. (A) Obrazy fluorescencyjne (po lewej) i w jasnym polu (po prawej) reprezentatywnych płatów od każdej myszy, której wstrzyknięto na rysunku 2, 21 dni po wstrzyknięciu. Gwiazdki (*) oznaczały zielone autofluorescencyjne oskrzela. (C-E) Oprogramowanie do analizy obrazu (patrz tabela materiałów) zostało wykorzystane do identyfikacji i pomiaru obiektów przy użyciu progu intensywności od 25 do 100 i progu rozmiaru od 0,01mm2 do nieskończoności. (B&C) Wykres punktowy ze średnią (słupek ciągły) całkowitej liczby przerzutów w płucach każdej myszy po zliczeniu (B) przez oprogramowanie do analizy obrazu (C). (D) Całkowita powierzchnia (mm) płuca, która została zmierzona za pomocą oprogramowania do analizy obrazu, jest wykreślana jako obciążenie przerzutowe ze średnią wskazywaną przez solidny pasek. (E) Wielkość każdego przerzutu jest wykreślana dla każdej myszy. Myszy kontrolne są oznaczone niebieskimi kropkami, a myszy powalające, mRPA3, czerwonymi kropkami. Należy zauważyć, że podziałka jest oddzielona na 1 mm, aby ułatwić wizualizację wielkości i liczby małych przerzutów (n = 6 sh-kontrola, 8 sh-mRPA3-431). Istotność statystyczna została przetestowana za pomocą testu t Studenta; p = 0,06; ** p ≤ 0,01. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rycina 4: Knockdown YAP/TAZ zmniejsza obciążenie przerzutami raka piersi. (A&B) Komórki 4T1 stabilnie eksprymujące kontrolę opartą na miR30 (mCherry) lub tandemowe shRNA YAP / TAZ (sh-mYAP1 / mTAZ6) analizowano za pomocą analizy Western blot (A) lub transfekowano konstruktem reporterowym lucyferazy YAP / TAZ-TEAD i oznaczano pod kątem aktywności transkrypcyjnej YAP / TAZ-TEAD zgodnie z wcześniejszym opisem 15,16 (B) (n = 5 dla kontroli i 4 dla YAP1 / TAZ6). (C) Schemat przedstawiający, w jaki sposób komórki zostały wygenerowane na potrzeby badania in vivo. Komórki 4T1-lucyferazy zostały zakażone retrowirusami, które dostarczają ZsGreen i albo miR30 shRNA skierowane na mCherry (kontrola), albo tandemowe shRNA miR30 skierowane zarówno na mYAP, jak i mTAZ. Zakażone komórki selekcjonowano w Puromycynie (2,5 μg/ml) przez 3 dni. Komórki 4T1-lucyferazy stabilnie eksprymujące ZsGreen i kontrolne (sh-mCherry) lub YAP / TAZ (sh-mYAP1 / mTAZ1) shRNA zostały następnie wstrzyknięte myszom i zobrazowane pod kątem bioluminescencji w dniach, w których wstrzyknięto. (D&E) Obrazy bioluminescencyjne dla reprezentatywnej myszy z każdej grupy we wskazanym dniu po wstrzyknięciu. (F) Wykres logarytmu10 przekształconego sygnału lucyferazy zmierzonego dla każdej myszy w trakcie eksperymentu. (G) Wykres punktowy ze średnią (słupek ciągły) dla nachyleń każdej myszy w F (n = 7 dla sh-control i 8 dla sh-mRPA3-431). Średnia jest oznaczona linią ciągłą. Istotność statystyczna została przetestowana za pomocą testu t Studenta; p = 0,06; #, p ≤ 0,01; ***. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rycina 5: YAP i TAZ są niezbędne, aby komórki raka piersi z przerzutami skolonizowały płuca. (A) Obrazy fluorescencyjne (po lewej) i w jasnym polu (po prawej) reprezentatywnych płatów od każdej myszy, której wstrzyknięto Ryc. 4 21 dni po wstrzyknięciu. (C-E) Obrazy zostały przetworzone za pomocą oprogramowania do analizy obrazów zgodnie z opisem w Rysunek 3. (B&C) Wykres punktowy ze średnią (słupek pełny) całkowitej liczby przerzutów w płucach każdej myszy liczonej ręcznie (B) lub za pomocą oprogramowania do analizy obrazu (C). (D) Całkowitą powierzchnię wszystkich przerzutów (mm) zmierzono za pomocą oprogramowania do analizy obrazu i wykreślono jako obciążenie przerzutowe za pomocą średniej (słupek stały). (E) Wielkość każdego przerzutu jest wykreślana dla każdej myszy. Myszy kontrolne są oznaczone niebieskimi kropkami, a myszy knockdown sh-mYAP1 / mTAZ6 czerwonymi kropkami. Należy zauważyć, że podziałka jest oddzielona na 1 mm, aby lepiej uwidocznić wielkość i liczbę małych przerzutów (n = 7 sh-kontrola, 8 sh-mYA1/mTAZ6). Średnia jest oznaczona linią ciągłą. Istotność statystyczna została przetestowana za pomocą testu t Studenta; *p ≤ 0,05, **, p ≤ 0,01; **. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Tabela uzupełniająca 1: Tabela wektorów. Wszystkie użyte wektory są wymienione i opisane są nowe wektory. Do klonowania nowych wektorów i sekwencji dla nowo opisanych 97-merowych shRNA wykorzystano standardowe techniki biologii molekularnej. Cytaty odnoszą się do: [1]53, [2]16, [3]54 Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela uzupełniająca 2: Przykład przetwarzania i analizy danych obrazowania żywych zwierząt in vivo. Arkusz kalkulacyjny pokazujący, w jaki sposób surowe dane z obrazów żywych zwierząt in vivo są konwertowane do analizy zgodnie z opisem w krokach 6.7 i 6.8. Surowe dane uzyskane z obrazowania żywych zwierząt in vivo przekształcone przy użyciu transformacji logarytmu10. Szybkość zmian obciążenia przerzutami jest obliczana dla każdej myszy poprzez obliczenie nachylenia wygenerowanego przez log10 przekształconych danych. Przykładem może być analiza lucyferazy z Rysunek 2. Kolumny są oznaczone kolorami, aby wskazać, które dane zostały użyte do wygenerowania każdej wartości nachylenia, a formuły są osadzone w arkuszu kalkulacyjnym. Dwukrotne kliknięcie studni ujawni formułę używaną do przetwarzania danych. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Opisane podejście łączy eksperymentalne testy przerzutów do żył ogonowych z obrazowaniem żywych zwierząt in vivo, aby umożliwić monitorowanie w czasie rzeczywistym powstawania i wzrostu przerzutów raka piersi, a także ilościowe określenie liczby i wielkości przerzutów w płucach.
Dziękujemy Emily Norton za pomoc w walce z infekcjami wirusowymi i krytyczne przeczytanie manuskryptu. Dziękujemy również Ryanowi Kanai za pomoc w uzyskaniu obrazów płuc oraz Kate E. Tubbesing za pomoc w analizie obrazu zielonych przerzutów do płuc. Dziękujemy personelowi ośrodka badawczego na zwierzętach za wsparcie i pomoc w przygotowaniu tego filmu. Praca ta została wsparta grantem Susan G. Komen Career Catalyst Grant, który został przyznany J.M.L. (#CCR17477184).
| 10% SDS-PAGE Żel | Do western blot | ||
| 2,5% Trypsyna | Gibco | 15090-046 | Trypsyna do hodowli tkankowej |
| 96-dołkowa biała płytka testowa z płaskim dnem | Corning | 3922 | Do pomiaru lucyferazy i sygnału renilli w hodowanych komórkach |
| Chusteczki nasączone alkoholem | Do sterylizacji miejsca wstrzyknięcia przed wszczepieniem żyły ogonowej | ||
| Myszy BALB/C ( samica, 6 tygodni) | Taconic | BALB-F | Do kolonizacji przerzutów do żył ogonowych i testów obciążenia |
| BSA regular | VWR Ameresco | 97061-416 | Do western blot |
| Bufor do lizy komórek | Sygnalizacja | komórkowa | Do zbierania próbek protien |
| Filtry strzykawkowe Celltreat, PES 30mm, 0,45 i mu; m | Celltreat | 40-229749-CS | Do filtrowania wirusowego supernatantu |
| CO2 i komory | eutanazyjnej Do eutanazji myszy Zestaw do eutanazji | ||
| reporterowej z podwójną lucyferazy | Promega | E1960 | Do pomiaru sygnału lucyferazy i renilli w hodowanych komórkach |
| Dulbecco& 39; s sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Himedia | TS1006 | Dla PBS |
| EDTA | VWR | 97061-406 | Służy do rozcieńczania trypsyny do hodowli tkankowej |
| FBS 100% pochodzenia amerykańskiego | VWR | 97068-085 | Składnik kompletnych pożywek wzrostowych |
| Obrazownik żelowy Fujifilm LAS-3000 | Fujifilm | Do western blot | |
| GAPDH (14C10) Rabibit mAb | Sygnalizacja komórkowa | 2118 | Dla western blot |
| Kozia anty-królicza IgG (H+L) Przeciwciało drugorzędowe, koniugat HRP | Thermo Scientific | 31460 | Dla western blot |
| Ludzkie embrionalne komórki nerkowe, HEK-293FT | Invitrogen | R70007 | Linia komórkowa używana do pakowania wirusa |
| HyClone DMEM / High Clucose | GE Healthcare nauki przyrodnicze | SH30243.01 | Składnik kompletnej pożywki wzrostowej |
| Higromycyna B, Ultra Pure Grade | VWR Ameresco | 97064-810 | Do selekcji antybiotyków zakażonych komórek |
| I3-P/i3 Multi-Mode Microplate/EA | Urządzenia molekularne | Do pomiaru lucyferazy i sygnału renilla w hodowanych komórkach | |
| Imagej | Służy do analizy obrazu przerzutów do płuc: próg ustawiony na 25 i 100 | ||
| Immuno-Blot Membrana PVDF | Biorad | 1620177 | Dla western blot |
| Izofluran | Do znieczulenia myszy | ||
| IVIS Lumina XRMS System obrazowania in vivo (urządzenie do obrazowania żywych zwierząt in vivo) | PerkinElmer | CLS136340 | Do obrazowania in vivo obciążenia przerzutowego |
| Leica M205 FA & Lecia DCF3000 G (GFP i filtry jasnego pola)Mikroskop | i kamera Leica Microsystems do wizualizacji, liczenia i pobierania próbek przerzutów do płuc; 10-krotne powiększenie, 3,5 sekundy ekspozycji, zysk 1,4 | L-glutaminy Gibco 25030-081 Składnik kompletnych pożywek wzrostowych Lipofectamina 3000 Life technologies L3000008 Do transfekcji reporterskiej YAP/TAZ-TEAD | |
| Living Image 3.2 (oprogramowanie do obrazowania) | Oprogramowanie PerkinElmer | dla komórek raka piersi myszy IVIS | |
| , 4T1 | Karmanos Cancer Institute | Aslakson, CJ i wsp., 1992 | Linia komórek kancelaryjnych piersi z przerzutami myszy |
| Multi-Gauge wersja 3.0 | Oprogramowanie Fujifilm | do ilościowego określania intensywności pasma Western blot | |
| Opti-MEM (bufor transfekcyjny) | Gibco | 31985-062 | Do pakowania wirusów i transfekcji |
| Penicylina Streptomycyna | Gibco | 15140-122 | Składnik kompletnych pożywek wzrostowych |
| Zestaw do oznaczania białek Pierce BCA | Thermo Scientific | 23225 | Do ilościowego określania stężenia białka |
| Inhibitor fosfatazy Pierce Mini tabletki | Thermo Scientific | A32957 | Dodany do buforu do lizy komórek |
| Inhibitor proteazy Pierce Mini tabletki | Thermo Scientific | A32953 | Dodano do buforu do lizy komórek |
| Polybrene (bromek heksadimetryny) | Sigma-Aldrich | 45-H9268 | Do infekcji |
| Puromycin | Sigma-Aldrich | 45-P7255 | Do antybiotykowej selekcji zakażonych komórek |
| Środek odstraszający | gryzonie | Do krępowania myszy podczas injeciton | |
| żyły ogonowej Bufor biegowy | SDS-PAGE | Na western blot | |
| TAZ (V3886) | Sygnalizacja komórkowa | przeciwciała4883 | Do buforu |
| Western | blot TBST | Do||
| automatycznego licznika komórek Western blot TC20 | Bio-Rad | Do liczenia komórek | |
| Wektory | Pełna lista wektorów | znajduje się w Tabeli 1 Mikroskop | |
| odwróconej fluorescencji VWR | VWR | 89404-464 | Do wizualizacji fluorescencji w Komórki znakowane ZSGreen |
| Zachodni bufor | transferowy | Dla Western blot | |
| XenoLight D-Luciferin K+ Sól | PerkinElmer | 122799 | Substrate wstrzykiwany myszom w celu uzyskania bioluminescencyjnych obrazów IVIS in vivo |
| Odczynnik do transfekcji DNA X-tremeGENE 9 (roztwór lipidowy do transfekcji) | Roche | 6365787001 | Do pakowania wirusa |
| YAP (D8H1X) XP Sygnalizacja komórkowa mAb królika | 14074 | Do western blot |