В этой рукописи описывается анализ формирования трубки для количественной оценки влияния данного соединения или состояния на ангиогенез с использованием формирования эндотелиальных клеточных трубок в контролируемой среде.
Методическая статья
В этой рукописи описывается анализ формирования трубки для количественной оценки влияния данного соединения или состояния на ангиогенез с использованием формирования эндотелиальных клеточных трубок в контролируемой среде.
Злокачественные опухоли нуждаются в кровоснабжении, чтобы выжить и распространиться. Эти опухоли получают необходимую кровь из кровотока пациента, захватывая процесс ангиогенеза, в котором новые кровеносные сосуды формируются из существующих кровеносных сосудов. Рецептор CXCR2 (рецептор 2 хемокина (мотив C-X-C)) представляет собой трансмембранную молекулу, связанную с G-белком, обнаруженную во многих клетках и тесно связанную с ангиогенезом1. Специфическая блокада рецептора CXCR2 ингибирует ангиогенез, что измеряется с помощью нескольких анализов, таких как анализ формирования эндотелиальной трубки. Анализ образования трубок полезен для изучения ангиогенеза, потому что это отличный метод изучения эффектов, которые любое данное соединение или условия окружающей среды могут оказывать на ангиогенез. Это простой и быстрый анализ in vitro, который генерирует количественные данные и требует относительно небольшого количества компонентов. В отличие от тестов in vivo, он не требует животных и может быть проведен менее чем за два дня. Этот протокол описывает вариацию внеклеточного матрикса, поддерживающего анализ формирования эндотелиальной трубки, который проверяет рецептор CXCR2.
Для того чтобы получить питательные вещества, необходимые для выживания, злокачественные опухоли требуют доступа к потоку крови пациента. Чтобы получить доступ , что опухолевые клетки выделяют химические сигналы , которые стимулируют рост новых кровеносных сосудов в опухоли, таким образом , угон нормальный физиологический процесс , известный как ангиогенез 2. Кроме того , через кровеносные сосуды , созданных с помощью ангиогенеза , что метастаз (то есть, распространение рака в другие органы) может произойти. Так как процесс ангиогенеза является столь жизненно важной для прогрессированию такого широкого разнообразия видов рака, она является привлекательной мишенью в исследовании противоопухолевой терапии 3.
Один метод, используемый для количественного определения ангиогенеза является измерение способности клеток-предшественников эндотелиальных, чтобы образуют трубки при размещении на внеклеточного матрикса. Поскольку образование этих труб является критически важным первым шагом в ангиогенеза, тестирование условий окружающей среды (например, наличие или отсутствие данного сотрудничестваформирование mpound), которые могут стимулировать или ингибировать трубка дает представление о конкретных шагах, которые могут быть направлены на ингибировать ангиогенез. Клетка трубка Анализ образования эндотелиальной является одним из наиболее широко используемых методов 4 в пробирке , что измеряет способность клеток к образованию трубок. Это простой тест, требующий относительно небольшого числа компонентов и период короткой культуры 5. Возможно, самое главное, однако, заключается в том, что данные, полученные от этого вида анализа является количественной оценке.
Пример для использования анализа формирования трубки включает в себя сравнение развитие труб из сосудистых эндотелиальных клеток, выращенных на внеклеточный матрикс против фактора роста снижается (СКФ) внеклеточного матрикса. Внеклеточный матрикс представляет собой базальную мембрану, как материал, выделенный из клеток саркомы и его основными компонентами являются ламинин, тип IV коллаген, факторы роста и протеогликаны. Некоторые соединения оказывают различное влияние на способности клеток для формирования трубки, когда всреда с пониженными факторами роста и снижение гепарансульфат протеогликанов (HSPGs). HSPGs являются компонентом внеклеточного матрикса, который значительно снижается в GFR внеклеточного матрикса. В качестве примера, если гипотеза состоит в том, что ингибиторы ангиогенеза, такие как SB225002, который блокирует Рецептор CXCR2, имеют значительно более слабую способность прерывать образование трубки при HSPGs обильны, то сравнение между образованием трубки активности в внеклеточного матрикса и СКФ внеклеточного матрикса важную роль в исследовании возможности ингибирования ангиогенеза с помощью контроля HSPGs.
Другие анализы, которые обычно используются для определения влияния соединений на ангиогенез в естественных условиях методами. Яркими примерами этого являются хорионалантоисной мембраны (САМ) анализ 6 с использованием куриных яиц, а также в естественных условиях Матригель плагин ангиогенеза анализа 7 с использованием мышей. В то время как методы в естественных условиях измерения ангиогенеза в три размеры и являются более репрезентативными человеческого тела по сравнению с экстракорпорального трубкой анализа образования в России , они страдают изъяном требует значительно больше времени и значительно труднее выполнить. И САМ - анализ и анализ внеклеточной плагин принимать по крайней мере неделю 8 делать, в то время как в сравнении, анализ формирования трубки может быть сделано в течение одного дня и не требует использования животных.
Важно отметить, что эндотелиальные клетки, используемые в настоящем докладе, являются Эндотелиальные клетки пупочной вены человека (HUVEC). Эти клетки играют ключевую роль в сосудистой прорасти и рост кровеносных сосудов, и в достаточной степени аналогичны эндотелиальными клетками в раковых образований, которые будут использоваться для оценки анти-ангиогенеза активности в в пробирке и в естественных условиях экспериментов 9. Также могут быть использованы и другие клетки, такие как первичные микрососудистых эндотелиальных клеток.
Важно также отметить, что помимо того, что ниже,уровни HSPGs, СКФ внеклеточный матрикс также пониженные уровни многих компонентов, по сравнению с нормальной внеклеточного матрикса. Это включает в себя, но не ограничиваясь ими: EGF, IGF-1, PDGF и TGF-бета. Те, осуществляющие эксперименты по изучению значимости этих соединений по отношению к ангиогенеза могут быть заинтересованы в использовании СКФ внеклеточный матрикс.
1. Культура клеток
2. Формирование трубочку Анализ
3. трубочку Срыв Анализ
4. Количественная данных
5. Восстановление Клетки из внеклеточного матрикса культуры
, Здоровое формирование эндотелиальной трубки Значительное может быть легко контрастируют с образованием заторможенной трубки в микроскопии изображений. Формирование здорового трубки появляется как организованная сеть капиллярных структур типа (рисунок 1). Для сравнения, образование тормозится трубка проявляется в виде рассеянных клеток (рисунок 2). Труба Анализ образования данных количественно путем измерения общей длины трубки капиллярных трубок (таблица 1). Кроме того, общая длина трубы, средняя длина трубы, общее число трубок, или общее число точек ветвления может быть измерено. образование Структурированная труба дает большую длину, чем чистая труба рассеянного роста заторможенной трубки. На рисунке 3, кривая зависимости реакции от дозы позволяет рассчитать IC 50 в экспериментальных условиях HUVECs на СКФ внеклеточного матрикса и ингибитора CXCR2 SB225002.

Рисунок 1. Эндотелиальная образование т Убе на внеклеточного матрикса и фактором роста снижается (СКФ) внеклеточного матрикса. Два изображения показывают формирование успешной трубки на внеклеточного матрикса (А) и СКФ внеклеточного матрикса (B). Взаимосвязанную сеть трубок ясно показывает, что рост трубок здоров в этих HUVECs. Шкала бар = 10 мкм. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2. Ингибирование образования трубки на внеклеточный и фактор роста снижается (СКФ) внеклеточного матрикса с помощью ингибитора CXCR2 SB225002 (5,6 мкМ). Два изображения показывают трубкиобразование, которое было ингибируется ингибитором CXCR2 SB225002 (5,6 мкМ) на внеклеточном матриксе (А) и СКФ внеклеточного матрикса (B). Выделенные комочки клеток HUVEC видно на этом изображении, показывают, что клетки не способны образовывать трубы, необходимые для соединения друг с другом. Шкала бар = 10 мкм. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3. Доза кривая отклика на фактор роста со сниженным (СКФ) внеклеточного матрикса. Ось Х показывает длину трубы и Y-ось показывает концентрацию ингибитора CXCR2. Кривая доза-ответ показывает, что ответ на HUVEC ингибитора CXCR2 на СКФ внеклеточного матрикса зависят от дозы. IC 50 (ингибитор полумаксимальнойконцентрация у) была рассчитана с помощью программного обеспечения , 13 и их можно сравнить с кривой доза - ответ для внеклеточного матрикса, например. IC 50 представляет собой концентрацию ингибитора , который снижает реакцию на 50%. Столбики ошибок обозначают стандартное отклонение.
| Фактор роста Снижение (СКФ) внеклеточный матрикс и ингибитор (4 повторяет каждый) | Общая длина трубы Средние (пикселей) (1 пиксель = 0,34 мкм) | Стандартное отклонение | Значение Р |
| СКФ внеклеточной матрицы контроля | 2447 | 168,174 | |
| СКФ внеклеточный матрикс + 0,56 мкМ SB225002 | 1422,5 | 185.4218 | 0.000395 |
| СКФ внеклеточный матрикс + 1,1 мкМ SB225002 | 1004 | 126.1784 | 2.14 × 10 -5 |
| СКФ внеклеточный матрикс + 5,6 мкМ SB225002 | 519.25 | 129.6368 | 4,19 х 10 -6 |
| СКФ внеклеточный матрикс + 11 мкМ SB225002 | 393.75 | 212.6857 | 1,21 × 10 -5 |
Таблица 1. Количественное общая длина труб на фактор роста снижается (СКФ) внеклеточного матрикса при различных условиях. Часть таблицы с использованием общая длина труб , записанных в образцах , выращенных на СКФ внеклеточного матрикса с различными концентрациями ингибитора CXCR2. Эти данные указывают на то, что ингибитор CXCR2 делает ингибирует образование трубки. Включены соответствующие значения , такие как среднее из четырех повторах, стандартное отклонение, и значение P. Измеряется в пикселях, чтобы показатьданные, которые экспортируются. IC 50 может быть рассчитана с использованием статистического программного обеспечения 13. (1 пиксель = 0,34 мкм)
При проведении этого анализа, важно, чтобы держать внеклеточный матрикс на льду или при 4 ° С в любое время, если не указано иное. Если внеклеточный матрикс дают нагреться выше 4 ° С, она будет полимеризоваться, и анализ будет разрушена. Важно также , чтобы убедиться , что все , что входит в контакт (например, пипетки советы, пластина) с внеклеточным матриксом предварительно охлаждается для вышеупомянутой причине. Число клеток высевали в каждую лунку имеет решающее значение, слишком мало клеток не дает ожидаемого полотна в контрольном образце, слишком много клеток образуют большие кластеры клеток или монослой, и анализ не будет действительным. Еще одним важным фактором успеха этого анализа является клетка проход номер HUVECs. Номер прохода всегда должно быть ниже, чем десять, в противном случае формирование надежной трубка не может произойти. Кроме того, следует убедиться, что среда для культивирования клеток используется не истек, или клетки не будет жизнеспособным. Alternatраторов, можно Аликвотировать среды и ее компонентов, и хранить их при температуре -20 ° С, чтобы сохранить в течение определенного периода времени после истечения срока годности. Конечно, он по-прежнему предпочтительней использовать среду до истечения срока действия
Как и все процедуры, есть некоторые недостатки проведения анализа формирования эндотелиальных клеток трубки. Одной из основных проблем является то, что, так как существуют различные типы эндотелиальных клеток и матриц поддержки, результаты анализа могут значительно варьироваться в зависимости от используемого типа клетки и матрицы. Эндотелиальные клетки, используемые (HUVECs, HAECs или HMVECs) являются первичные клетки, они являются дорогостоящими, чтобы получить и имеют изменчивость по сравнению с иммортализованных клеток. Первичные клетки имеют ограниченные проходы для использования, и поэтому не подходят для долгосрочных экспериментов ангиогенеза 14. Для получения достоверных данных, всегда следует использовать те же типы для анализа. Как и в других анализах , в лабораторных условиях , результаты анализа на образование трубки должны быть конукрепились в естественных условиях, так как результаты от контролируемых и искусственных условиях двумерной культуре ткани не всегда может быть отражено в комплексном биосистемы живого организма. Важно также иметь в виду, что этот тип анализа может быть использован только для демонстрации образование эндотелиальных клеток трубки, и не должны быть использованы для проверки других, не эндотелиальной трубки, образующей клетки.
Этот анализ является довольно простой и быстрый способ для количественного определения ангиогенный потенциал соединения. Он также образует платформу для дальнейших экспериментов, так как в одиночку, он не дает информации о конкретном механизме, посредством которого соединение на самом деле влияет на процесс формирования сосудов. Тем не менее, использование разнообразных внеклеточных матриц является примером того, как в дальнейшем создать основу для исследовательских вопросов, которые обычно не используется. Есть подходы к изучению конкретных био-химических механизмов соединения, включая специфические ингибиторы, которые нацелены на компонентыангиогенез путь. Другой подход может извлечь РНК из эндотелиальных клеток и использовать RT-PCR (ПЦР в реальном времени) 12 для анализа изменений экспрессии генов , которые могут вызвать поведение роста наблюдается в анализе. Будущие приложения этого метода включают трансфицировали HUVECs для создания нокдауна анализов для конкретных стадий ангиогенеза. Существует потенциал для применения этого подхода для изучения лимфангиогенез пути. Изменяя компоненты внеклеточного матрикса, взаимодействие матрицы и клеточного процесса, поддерживающие ангиогенез при раке может быть дополнительно выяснены. Выделение РНК и белков из эндотелиальных клеток при этих условиях обеспечивают дополнительные количественные данные, соответствующие визуализации данных.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Работа финансировалась Фондом медицинских исследований и образования, Государственный университет Уэйна, Детройт, Мичиган.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Полная питательная среда EGM-2 (набор пуль EGM-2 CC-3162 | Полная | питательная среда Fisher NC9525043 HUVEC: базовая среда EGM-2, смешанная с BBE (экстракт бычьего мозга), hEGF (эпидермальный фактор роста человека), гидрокортизон, GA-1000 (гентамицин, амфотерицин-B), 2% FBS (фетальная сыворотка крупного рогатого скота), VEGF (фактор роста эндотелия сосудов), hFGF-β (фактор роста фибробластов человека бета), R3-IGF-1 (длинный R инсулиноподобный фактор роста номер один), аскорбиновая кислота и гепарин. Аликвотируйте среду и ее компоненты и храните их при -20 ° С, тепло в 37 ° C перед использованием. | |
| MATRIGEL MATRIX 10ML Сниженный фактор роста (СКФ); 10 мл; LDEV-Free | Fisher | CB-40230 | Фактор роста с уменьшенным (СКФ) внеклеточный матрикс, держать в -20 ° С, теплый в 4 ° C перед использованием. |
| МАТРИЦА МАТРИГЕЛЬ 10МЛ; 10 мл; LDEV-Free | Fisher | CB-40234 | внеклеточный матрикс, хранить в -20 ° С, теплый в 4 ° C перед использованием. |
| SB225002 | Fisher | 559405 | ингибитор CXCR2, держать в -20 ° С, перед использованием подогреть при комнатной температуре. |
| Первичные эндотелиальные клетки пупочной вены человека (HUVEC) | Научно-исследовательские лаборатории ScienCell | 8000 | культур это по ссылке 10. |
| Трипсин 0,05%-ЭДТА фенол красный | Инвитроген | 25300-054 | держать в 4 ° С, тепло в 37 ° C перед использованием. |
| Nikon ECLIPSE Ti | Nikon | Инвертированный исследовательский микроскоп. | |
| NIS-Elements AR 4.20.02 64-разрядный | Nikon Инвертированный исследовательский микроскоп | ||
| программное обеспечение Graph-pad Prism 5 | GraphPad Software, Inc. | научное программное обеспечение для 2D-графиков и статистики для расчета IC50. |