Wszystkie eksperymenty na myszach zostały przeprowadzone zgodnie z zatwierdzonym przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Hebrajskiego protokołem MD-21-16429-5. Ponadto Uniwersytet Hebrajski posiada certyfikat Stowarzyszenia Oceny i Akredytacji Opieki nad Zwierzętami Laboratoryjnymi (AAALAC).
1. Utrzymanie linii komórkowej
UWAGA: Linie komórkowe ludzkiego raka piersi (MCF-7, MDA-MB-468 i MDA-MB-231) zostały użyte w tym protokole.
- Hodowla wszystkich linii komórkowych raka piersi w zmodyfikowanym pożywce Eagle's (DMEM) firmy Dulbecco, uzupełnionej 10% płodową surowicą bydlęcą (FBS) i 1% penicyliną-streptomycyną w temperaturze 37 °C w wilgotnym inkubatorze dwutlenku węgla (5%CO2).
UWAGA: Regularnie sprawdzaj gęstość komórek; Dziel i rozwijaj do wykorzystania w przyszłości, gdy osiągną 70% zbieżności.
2. Przygotowanie wirusa
- Potraktuj HEK293T komórki 1 ml trypsyny, aż się oderwą.
- Dodaj 10 ml DMEM (10% FBS), aby zneutralizować aktywność trypsyny i przenieś zawiesinę komórek do nowej probówki wirówkowej o pojemności 15 ml.
- Odwirować przy 150 × g przez 5 minut w celu osadzenia komórek. Po odwirowaniu odrzucić supernatant i dodać 1 ml świeżej pożywki DMEM.
- Określić stężenie komórek i zasiać 1,2 × 106 komórek/dołek w sześciodołkowej płytce.
- Następnego dnia należy podgrzać wszystkie niezbędne odczynniki, w tym odczynnik do transfekcji, DMEM bez surowicy, plazmid otoczkowy (VSV-G), plazmid pakujący lentiwirusa (ΔVPR) i plazmid blastyczny lucyferazy-V5 pLX304 lub plazmid FUW GFP.
- W autoklawowanej probówce wirówkowej o pojemności 1,5 ml wymieszaj 50 μl DMEM bez surowicy z 0,3 μg plazmidu VSV-G, 1 μg ΔVPR i 1,2 μg plazmidu blastycznego pLX304 Lucyferazy-V5 lub plazmidu FUW GFP.
- Po dokładnym wymieszaniu tych plazmidów z pożywką dodać 5 μl odczynnika do transfekcji, delikatnie wymieszać i inkubować mieszaninę w temperaturze pokojowej przez 15 minut.
- Po inkubacji dodawać mieszaninę kroplami do HEK293T komórek.
- Po 24 godzinach zastąp pożywkę wzrostową 2 ml (30% FBS) DMEM. Następnego dnia (48 godzin po transfekcji) należy pobrać pożywkę zawierającą wirusy ("pLX304 Lucyferasza-V5 lub wirusy FUW GFP").
UWAGA: Zastosowanie 30% FBS zwiększa wydajność produkcji wirusa.
- Aby uniknąć jakichkolwiek pozostałości HEK293T komórek, przepuścić pożywkę zawierającą wirusa przez filtr strzykawkowy 0,45 μm lub wirować przy 150 × g przez 5 minut i zebrać supernatant.
UWAGA: W przypadku długotrwałego przechowywania należy przechowywać robocze porcje wirusa w temperaturze -80 °C.
3. Ustanawianie komórek stabilnie wyrażających GFP i lucyferazy ("komórki GFP + Luc+")
- Dzień przed zakażeniem komórek wysiewaj 8 × 105 komórek na studzienkę na płytce sześciodołkowej.
- Po całonocnej inkubacji zastąp pożywkę wzrostową świeżą pożywką zawierającą 8 μg/ml polibrenu. Dodać kroplami 200 μl wirusów FUW GFP do komórek.
- Opcjonalnie: W celu zwiększenia skuteczności wirusa należy odwirować płytkę o masie 560 × g przez 30 minut (37 °C) (zakażenie wirowe).
- Inkubować komórki przez 48 godzin i zweryfikować ekspresję GFP za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej.
- Posortuj komórki wykazujące ekspresję GFP według sortowania komórek aktywowanych fluorescencją (FACS) (GFP+) (Rysunek 1A).
- Zainfekuj komórki posortowane przez GFP wirusami blastycznymi pLX304 Lucyferazy-V5, jak opisano w kroku 3.2.
- Potraktuj komórki blastycydyną (10 μg / ml) 30 godzin po zakażeniu, aby wzbogacić o komórki eksprymujące lucyferasę-V5 pLX304 (komórki GFP+, Luc+). Następnie co dwa dni zastępować świeżą pożywką zawierającą blasticydynę. Dodatkowo, jako kontrolę, potraktuj naiwne komórki tym samym podłożem zawierającym blastycydynę.
UWAGA: Wyraźną różnicę między zakażonymi a kontrolnymi komórkami należy zaobserwować po kilku dniach leczenia blasticydyną. Efekt ten jest zależny od linii komórkowej i zwykle trwa ~8-10 dni. Słaba przeżywalność będzie wskazywać na niską wydajność produkcji wirusa. Jeśli tak, wyprodukuj nową partię wirusów, ponieważ niska wydajność może wpłynąć na przyszłe eksperymenty.
4. Walidacja aktywności lucyferazy in vitro
- Wyhoduj komórki MCF-7, MDA-MB-468 i MDA-MB-231 GFP+ Luc+ na 15-centymetrowej płytce do 80% konfluencji. Zbierz komórki przez trypsynizację, jak opisano w krokach 2.1-2.2.
- Zasiej rosnącą liczbę komórek w każdym dołku (0,1, 0,5, 1, 2, 3, 4 × 104) na czarnej 96-dołkowej płytce.
UWAGA: Czarne 96-dołkowe płytki są bardziej odpowiednie do pomiaru poziomów lucyferazy, ponieważ białe lub przezroczyste płytki wytwarzają sygnały autoluminescencyjne. Jako kontrolę należy użyć samej soli fizjologicznej buforowanej fosforanami (PBS) w jednym studzience, aby upewnić się, że nie ma autoluminescencji z PBS.
- Napełnij wszystkie studzienki 100 μl DMEM i inkubuj przez 16-24 godziny.
- Przygotować roztwór lucyferyny w PBS o stężeniu 1,5 mg/ml z zapasu 30 mg/ml. Podać zapas roztworu lucyferyny i przechowywać w temperaturze -20 °C.
- Delikatnie umyj komórki PBS, dodaj 100 μl roztworu lucyferyny do każdej studzienki i odczekaj 2 minuty. Na koniec zmierz aktywność lucyferazy we wszystkich komórkach raka piersi za pomocą bioluminescencji.
UWAGA: Badanie in vitro GFP i ekspresji lucyferazy przed eksperymentami na zwierzętach ma kluczowe znaczenie. Dodatkowo puste studzienki służą do odejmowania tła.
5. Wstrzykiwanie myszom komórek GFP+ Luc+
- Przenieś 5 × 106 (MCF-7 i MDA-MB-468) lub 2 × 106 (MDA-MB-231) komórek GFP+ Luc+ odpowiednio do 200 μl lub 100 μl PBS.
- Przed wstrzyknięciem należy oczyścić sterylny kaptur biologiczny 5% roztworem dezynfekującym (patrz tabela materiałów). Następnie znieczulij myszy przefiltrowanym (0,2 μm) powietrzem zawierającym 4% izofluranu przy natężeniu przepływu powietrza 1 l/min przez 2-3 min.
UWAGA: Konieczne jest potwierdzenie prawidłowego znieczulenia; Ściśnij palec myszy i poszukaj odpowiedzi.
- Umieść stożek nad znieczuloną głową myszy w pozycji leżącej. Nałóż maść weterynaryjną na oczy, aby zapobiec wysuszeniu podczas znieczulenia.
- Przetrzyj obszar brzucha myszy, powyżej gruczołu sutkowego, etanolem za pomocą bawełnianego wacika i podnieś 4. gruczoł sutkowy za pomocą kleszczy.
- Wprowadzić igłę 27 G x 3/4 (0,4 x 19 mm) pod poduszkę tłuszczową i powoli wstrzyknąć 100 μl zawiesiny komórkowej.
UWAGA: Pod skórą pojawi się okrągłe wybrzuszenie. Ponadto niewłaściwe wstrzyknięcie może prowadzić do odchylenia tempa wzrostu guza lub braku guza w tej samej grupie eksperymentalnej.
- Po zabiegu wstrzyknięcia należy wyjąć myszy z kaptura i przenieść je do nowej klatki. Monitoruj myszy, aż powrócą do przytomności.
UWAGA: Upewnij się, że wszystkie zużyte igły i strzykawki zostały wyrzucone do pudełka na ostre przedmioty.
6. Pomiar poziomu lucyferazy u myszy GFP+ Luc+
- Przed wykryciem bioluminescencji należy unieruchomić przytomną mysz, trzymając ją za szyję lewą ręką. Następnie przechyl rękę w lewo, tak aby mysz była skierowana do góry, a dolna część ciała znajdowała się w pozycji leżącej.
- Wstrzyknąć 100 μl lucyferyny (30 mg/ml) dootrzewnowo (i.p.) w powierzchnię brzucha myszy w lewym dolnym kwadrancie brzucha za pomocą strzykawki 1,0 ml z igłą o rozmiarze 27 G x 3/4 (0,4 x 19 mm).
UWAGA: Końcówka igły nie powinna być wprowadzana dalej niż 3-5 mm od ściany jamy brzusznej, ponieważ może przebić narządy trzewne. Dodatkowo zaleca się wykonanie iniekcji i.p. bez znieczulenia, ponieważ dystrybucja lucyferyny w organizmie znieczulonych myszy jest wolniejsza niż u myszy przytomnych. Tak więc monitorowanie poziomu lucyferazy u świadomych myszy jest szybszą procedurą.
- Trzymaj mysz przez 7 minut bez znieczulenia, a następnie 3 minuty w komorze anestezjologicznej przed pomiarem kinetyki guza.
UWAGA: Czas inkubacji różni się w zależności od eksperymentu, linii komórkowych i gatunku. Dlatego zaleca się kalibrację czasu inkubacji przed rozpoczęciem eksperymentów.
- Znieczulij myszy zgodnie z opisem w krokach 5.2-5.3.
- Otwórz oprogramowanie (Tabela materiałów) podczas inkubacji, zainicjuj system obrazowania i kliknij przycisk Inicjalizuj.
UWAGA: Należy pamiętać, że aparat potrzebuje ~10 minut, aby ostygnąć i osiągnąć -90 °C. Dodatkowo, jako kontrola tła, zmierz poziom lucyferazy u myszy naiwnych (tj. myszy GFP+, którym wstrzyknięto komórki, które nie wyrażają genu lucyferazy).
- Utrzymuj konfigurację w trybie automatycznej ekspozycji, korzystając z następujących ustawień: czas ekspozycji auto, 60 s; Binning Medium, przysłona 1; Zablokowany filtr wzbudzenia; Otwarty filtr spalin. Po zakończeniu inicjalizacji wybierz Kreator obrazowania | Bioluminescencja, a następnie kliknij przycisk Dalej | Otwórz filtr | wybierz opcję Mysz w temacie obrazu.
- W widoku pola wybierz etap C (10 cm) i Wysokość obiektu: 1,50 cm.
- Kliknij pozycję Image Setup Stage (Etap konfiguracji obrazu) na C, a przed kliknięciem przycisku Acquire (Uzyskaj) upewnij się, że mysz znajduje się na stole montażowym we właściwej pozycji leżącej.
- Zamknij drzwi, kliknij przycisk Zdobądź i poczekaj, aż na ekranie pojawi się obraz.
UWAGA: W przypadku opcji automatycznej ekspozycji silny sygnał trwa 5-20 s w zależności od sygnału; Słaby sygnał zajmie około 60 sekund.
- Powtórz ten krok dla innych myszy.
- Aby wykryć przerzuty do płuc, zakryj silny sygnał guza pierwotnego grubym czarnym papierem kartonowym i wystaw tylko brzuszną stronę płuc w kierunku kamery. Przechwyć obraz przy użyciu tych samych parametrów, które opisano powyżej.
7. Pozyskiwanie obrazu ex vivo za pomocą bioluminescencji i fluorescencji
- Poddać myszy eutanazji za pomocą inhalacji dwutlenku węgla (CO2) w eksykatorze i wypreparować myszy za pomocą autoklawowanych nożyczek i kleszczy.
- Przelej myszy za pomocą 0,9% soli fizjologicznej, zbierz narządy i spłucz 1x PBS, aby wyeliminować plamy krwi z narządu.
- Przenieś opłukany narząd na szalkę Petriego i umieść go w stoliku maszyny do bioluminescencji. Zastosuj to samo ustawienie bioluminescencji, jak opisano w krokach 6.2-6.6.
UWAGA: Ze względu na spadek sygnału lucyferazy, ten krok jest ograniczony w czasie. Tak więc po eutanazji myszy natychmiast uwidocznij narząd za pomocą bioluminescencji.
- W przypadku obrazów GFP zastosuj to samo ustawienie, jak opisano w kroku 6.3, używając filtra Fluorescencyjny GFP zamiast Bioluminescencji.
- Wykonaj zdjęcia płuc za pomocą mikroskopu stereoskopowego, aby zbadać obecność kolonii GFP+.
8. Analiza danych bioluminescencyjnych
- Kliknij dwukrotnie oprogramowanie i wybierz Otwórz z menu Plik.
- Otwórz wszystkie pliki i zminimalizuj je. Upewnij się, że wszystkie jednostki mają promieniowanie (fotony). Dodatkowo kliknij przycisk Zastosuj do wszystkich, aby zachować te same parametry dla wszystkich obrazów.
- Z menu Widok wybierz paletę narzędzi, która otworzy nowe okno.
- W oknie Tool Palette (Paleta narzędzi) wybierz zakładkę ROI Tools (Narzędzia ROI), a następnie w polu Type (Typ) wybierz wartość Average Bkg ROI.
- Z narzędzi ROI wybierz Okrąg i narysuj mały okrąg na klatce piersiowej myszy.
- Kliknij dwukrotnie kółko, wybierz opcję Użyj jako BKG dla przyszłych ROI na karcie Zwrot z inwestycji w tle i kliknij Gotowe.
9. Pomiar całkowitego strumienia
- W oknie Tool Palette (Paleta narzędzi) wybierz zakładkę ROI Tools (Narzędzia ROI), a następnie w polu Type (Typ) wybierz opcję Measurement of ROI.
- Z narzędzi ROI wybierz Okrąg i narysuj duży okrąg na pierwotnym guzie myszy.
- Kliknij prawym przyciskiem myszy pozycję Kopiuj ROI i kliknij prawym przyciskiem myszy pozycję Wklej zwrot zwrotu (ROI) do każdego pliku każdej myszy.
- Kliknij opcję Mierz ROI na karcie Narzędzia ROI, co spowoduje otwarcie nowego okna o nazwie Pomiary ROI. Na tej karcie zachowaj Typy pomiarów jako Promienność (fotony) i Atrybuty obrazu jako wszystkie wypełnione wartości.
- Wyeksportuj plik w formacie Measurements File (*.txt) lub Csv (*.csv).
- Otwórz wyeksportowane dane w arkuszu kalkulacyjnym i weź całkowity strumień (p/s) oraz wartości dla tygodni.
UWAGA: Ten krok może być wykorzystany do pomiaru różnych grup. Na przykład myszy leczone nośnikiem w porównaniu z tymi leczonymi lekiem.
- Wygeneruj wykres XY, na którym czas jest prezentowany wzdłuż osi X, a całkowity strumień (p/s) wzdłuż osi Y. Dla każdego tygodnia weź parametr Strumień całkowity (p/s) dla każdej grupy próby i określ wszelkie istotne różnice za pomocą nieparametrycznego testu t-Studenta.