Zdolność komórek nowotworowych do unikania i rozprzestrzeniania się w otaczającej tkance jest cechą charakterystyczną raka1. W szczególności ruchliwość komórek nowotworowych jest cechą charakterystyczną nowotworów złośliwych, niezależnie od tego, czy jest to guz z przerzutami, taki jak breast2 lub rak jelita grubego3, czy też typ miejscowo inwazyjny, taki jak glejak rozlany4,5.
Obrazowanie odgrywa centralną rolę w badaniu wielu aspektów fenotypów komórek nowotworowych; jednak obrazowanie żywych komórek jest zdecydowanie preferowane podczas badania dynamicznych procesów komórkowych, takich jak migracja i inwazja, gdy zmiany w morfologii i interakcji komórka-komórka6,7 występują i mogą być łatwiej zbadane w miarę upływu czasu. Do obrazowania żywych komórek można stosować różne systemy mikroskopii optycznej, od kontrastu fazowego po konfokalne mikroskopy fluorescencyjne, a akwizycję obrazu przeprowadza się w krótkim lub długim okresie czasu na mikroskopie odwróconym wyposażonym w komorę do kontroli temperatury i CO2 lub w systemach analizy obrazu o wysokiej zawartości, które mają wbudowane komory, lub alternatywnie w systemach obrazowania, które mogą znajdować się w inkubatorze bez konieczności zakłócania pracy komórek przez cały czas trwania eksperymentu. Wybór zastosowanego systemu jest często podyktowany szeregiem czynników, takich jak wymagana rozdzielczość, długość całkowitego czasu pobierania i odstępy czasowe, rodzaj użytego naczynia i przepustowość testu (płytka jednokomorowa lub wielodołkowa), czułość użytych komórek (komórki cenne i/lub rzadkie) oraz fototoksyczność komórek, jeśli obecne są fluorofory.
Jeśli chodzi o obrazowanie fluorescencyjne w trybie na żywo, można to osiągnąć poprzez transdukcję komórek do ekspresji białek fluorescencyjnych albo w celu stabilnej ekspresji, albo jako system indukowalny8, przez transfekcję komórek przejściowych, lub za pomocą barwników komórkowych, które są teraz dostępne do znakowania żywych komórek7, do śledzenia żywych komórek, jak również do oznaczania organelli subkomórkowych9.
Ostatnio opracowano użyteczne podejście do immunocytochemii żywych komórek, gdzie przeciwciało rozpoznające wybrany marker powierzchniowy może być powiązane z odczynnikiem znakującym, a po dodaniu do pożywki, komórki wyrażające specyficzny marker mogą być łatwo zobrazowane w czasie rzeczywistym za pomocą obrazowania żywych komórek. Wizualizacja i kwantyfikacja ekspresji markerów przy użyciu takiego systemu może być łatwo osiągnięta, gdy komórki są hodowane w dwuwymiarowych (2D) warunkach hodowli10.
W tym badaniu zoptymalizowaliśmy protokoły inwazji immunocytochemicznej żywych komórek 3D i migracji komórek pochodzących od pacjentów z rozlanym glejakiem linii środkowej (DMG) u dzieci11,12. DMG to wysoce agresywne nowotwory mózgu dotykające dzieci, w zdecydowanej większości związane z mutacją K27M w wariantach histonu H3. DMG powstają w pniu mózgu i obszarach linii środkowej ośrodkowego układu nerwowego (OUN) i charakteryzują się wysoce naciekającym charakterem. Wykazano, że ta inwazyjna zdolność jest przynajmniej częściowo spowodowana przez niejednorodność wewnątrz guza i cechy rakopodobne komórek macierzystych komórek DMG7.
Aby zilustrować nasze testy, użyto odczynnika do znakowania przeciwciał (ALR) w połączeniu z przeciwciałem dla CD44. CD44 jest transbłonową glikoproteiną i cząsteczką adhezyjną ulegającą ekspresji na komórkach macierzystych i innych typach komórek, związaną z fenotypem komórek macierzystych raka oraz migracją i inwazją komórek nowotworowych13. Protokoły obejmują przygotowanie próbki, akwizycję obrazu w jasnym polu i trybie fluorescencyjnym oraz analizę na przyrządzie do analizy żywych komórek, który pozwolił na ilościowy pomiar w czasie rzeczywistym ogólnej ekspresji CD44 na błonie komórkowej DMG podczas inwazji i migracji 3D. Testy umożliwiły również wizualizację przerywanego sygnału fluorescencyjnego CD44 na poszczególnych komórkach podczas migracji i inwazji. Co ciekawe, zaobserwowano również działanie przeciwciała anty-CD44, które potencjalnie działając jako przeciwciało blokujące, również wydawało się zmniejszać migrację i inwazję komórek, a także indukować zmianę wzorca inwazji z zbiorowego fenotypu mezenchymalnego na bardziej monokomórkowy podobny do ameboidu.