Цель метода, представленного здесь, состоит в том, чтобы показать, как микроокружение microarrays (MEMA) могут быть изготовлены и использованы для допроса воздействия тысяч простых комбинаторных микросред на фенотип культивированных клеток.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Цель метода, представленного здесь, состоит в том, чтобы показать, как микроокружение microarrays (MEMA) могут быть изготовлены и использованы для допроса воздействия тысяч простых комбинаторных микросред на фенотип культивированных клеток.
Понимание влияния микроокружения на фенотип клеток является сложной проблемой из-за сложной смеси как растворимых факторов роста, так и матричных белков в микроокружении in vivo. Кроме того, легкодоступные реагенты для моделирования микросред в пробирке обычно используют сложные смеси белков, которые не полностью определены и страдают от пакетной к пакетной изменчивости. Платформа микроокружения microarray (MEMA) позволяет оценить тысячи простых комбинаций белков микросреды для их воздействия на клеточные фенотипы в одном анализе. MEMAs готовятся в колодцах, что позволяет добавление отдельных лигандов отделять скважины, содержащие массивные внеклеточные матричные белки (ECM). Сочетание растворимого лиганда с каждым печатным ECM образует уникальное сочетание. Типичный анализ MEMA содержит более 2500 уникальных комбинаторных микросред, что клетки подвергаются в одном анализе. В качестве тестового случая, линия клеток рака молочной железы MCF7 была покрыта на платформе MEMA. Анализ этого анализа выявил факторы, которые как усиливают и препятствуют росту и распространению этих клеток. Платформа MEMA является очень гибкой и может быть расширена для использования с другими биологическими вопросами, помимо исследований рака.
Культирование раковых клеток линий на пластике в двумерных (2D) монослой остается одним из основных рабочих лошадок для исследователей рака. Тем не менее, микросреда все больше признается за его способность влиять на клеточные фенотипы. При раке, микроокружение опухоли, как известно, влияет на несколько клеточного поведения, в том числе рост, выживание, вторжение, и ответ на терапию1,2. Традиционные монослойные клеточные культуры, как правило, не имеют влияния микроэкологии, что привело к разработке более сложных трехмерных (3D) анализов для выращивания клеток, в ключая коммерчески доступные очищенные экстракты мембраны подвала. Тем не менее, эти очищенные матрицы, как правило, сложны в использовании и страдают от технических проблем, таких как вариабельность пакетов3 и сложные композиции3. В результате, это может быть трудно назначить функцию конкретных белков, которые могут влиять на клеточные фенотипы3.
Для устранения этих ограничений мы разработали технологию микроокружения microarray (MEMA), которая сводит микроокружение к простым сочетаниям внеклеточной матрицы (ECM) и растворимых белков фактора роста4,5 . Платформа MEMA позволяет выявлять доминирующие микроэкологические факторы, влияющие на поведение клеток. Используя формат массива, тысячи комбинаций факторов микросреды могут быть рассмотрены в одном эксперименте. MEMA описал здесь допрашивает 2500 различных уникальных условий микросреды. Белки ECM, напечатанные в хорошо пластины образуют рост колодки, на которых клетки могут быть культивированы. Растворимые лиганды добавляются в отдельные скважины, создавая уникальные комбинаторные микросреды (ECM и ligand) на каждом различном месте, к которому подвергаются клетки. Клетки культивируются в течение нескольких дней, затем фиксируются, окрашиваются и образуются для оценки клеточных фенотипов в результате воздействия этих специфических комбинаций микросреды. Поскольку микросреда представляет собой простые комбинации, легко определить белки, которые управляют основными фенотипическими изменениями в клетках. MEMAs были успешно использованы для выявления факторов, которые влияют на несколько клеточных фенотипов, в том числе те, которые управляют решениями судьбы клеток и ответ на терапию4,5,6,7. Эти ответы могут быть проверены в простых 2D-экспериментов, а затем могут быть оценены в условиях, которые более полно резюмировать сложность микросреды опухоли. Платформа MEMA хорошо адаптируется к различным типам клеток и конечным точкам, при условии, что имеются хорошие фенотипические биомаркеры.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ПРИМЕЧАНИЕ: Обзор всего процесса MEMA, включая расчетное время, изложен на диаграмме потока, показанной на рисунке 1. В этом протоколе подробно описано изготовление MEMA в 8-колодцах. Протокол может быть адаптирован для других пластин или слайдов.
1. Подготовка белков, разбавитель, и окрашивания буферов
2. Подготовка ECM Исходная плита
3. Создание исходной плиты с использованием жидкого обработчика
4. Печать MEMAs с использованием робота-печати array
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующая часть протокола конкретно описывает подготовку и использование MEMA для исследования влияния различных белков микросреды на рост и распространение клеток MCF7. Тем не менее, протокол может быть легко адаптирован для использования различных лигандов, ECMs и клеток для изучения других клеточных линий и конечных точек интереса.
5. Создание лигандских лечебных пластин
6. Культивирование ячеек на МЕМА
7. Фиксация и окрашивание МЕМА
8. Изображение МЕМА
9. Анализ данных
ПРИМЕЧАНИЕ: Анализ данных состоит из нормализации, коррекции изменений и обобщения необработанных данных CellProfiler. В этом случае R-среда с пользовательским кодом используется для выполнения всех шагов. Тем не менее, любая статистическая среда или программа программного обеспечения могут быть использованы для выполнения эквивалентных действий. Пример пользовательского кода с открытым исходным кодом для среды R для анализа доступен по адресу: https://www.synapse.org/#!Synapse:syn2862345/wiki/72486.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для упрощения воздействия микроenvironmentalов на рост и пролиферацию клеток и выявления условий, способствующих или препятствуя росту и пролиферации клеток, линия клеток рака молочной железы MCF7 была посеяна на комплекте из восьми 8-ну хорошо MEMAs, как описано в протоколе. Этот анализ подвергал клетки 48 различным ЭКМ и 57 различным лигандам, в общей сложности 2736 комбинаторных микроэкологических условий. После 71 ч в культуре, клетки были импульсивные с EdU, фиксированные, permeablized, и окрашенные DAPI, реакция на...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Важность "мерности" и контекста был мотивирующее фактор в развитии систем культуры in vitro в качестве инструментов в характеристике раковых клеток через их взаимодействие с микросредой11, и способность in vitro культурные системы для имитации среды in vivo является движущей силой стремления улучшить эти культурные системы. In vitro системы, однако, остаются важными инструментами исследования рака именно из-за их способности перегонять сложные in vivo ситуации вплоть до упрощенной модели
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана NIH Общий фонд Библиотека сетевых сотовых подписей (LINCS) грант HG008100 (J.W.G., L.M.H., и J.E.K.).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Aushon 2470 | Aushon BioSystems | Arrayer роботизированная система используется в протоколе | |
| Nikon HCA | Nikon | High Content Imaging разработана на основе инвертированного микроскопа Nikon Eclipse Ti | |
| BioTek Precision XS Liquid Handler BioTek | используется в протоколе | ||
| Тризма гидрохлоридный буферный раствор | Sigma | T2069 | |
| ЭДТА | Инвитроген | 15575-038 | |
| глицерин | Сигма | G5516 | |
| Тритон X100 | Сигма | T9284 | |
| Твин 20 | Сигма | P7949 | |
| Коллифор P338 | BASF | 50424591 | |
| 384-луночный микрочип планшет, цилиндрическая лунка | Thermo Fisher | ab1055 | |
| Nunc 8 скважинная чашка | Thermo Fisher | 267062 | |
| Параформальдегид 16% раствор | Электронная микроскопия | Наука 15710 | |
| BSA | Fisher | BP-1600 | |
| Азид натрия | Sigma | S2002 | |
| Клеточная маска | Молекулярные зонды | H32713 | |
| Click-iTEdU Alexa Fluor | Молекулярные зонды | C10357 | |
| DAPI | Promo Kine | PK-CA70740043 | |
| ALCAM | R & D Systems | 656-AL | ECM |
| Cadherin-20 (CDH20) | R & D Systems | 5604-CA | ECM |
| Cadherin-6 (CDH6) | R & D Systems | 2715-CA | ECM |
| Cadherin-8 (CDH8) | R & D Systems | 188-C8 | ECM |
| CD44 | R & D Systems | 3660-CD | ЭБУ |
| CEACAM6 | R & D Systems | 3934-CM | ECM |
| Коллаген I | Cultrex | 3442-050-01 | |
| ECM Коллаген типа II | Millipore | CC052 | ECM |
| Коллаген типа III | Millipore | CC054 | ECM |
| Коллаген типа IV | Sigma | C5533 | |
| ECM Коллаген типа V | Millipore | CC077 | ECM |
| COL23A1 | R & D Systems | 4165-CL | ECM |
| Десмоглеин 2 | R & D Systems | 947-DM | ECM |
| E-cadherin (CDH1) | R & D Systems | 648-EC | ECM |
| ECM1 | R & D Systems | 3937-EC | ECM |
| Фибронектин | R & D Systems | 1918-FN | ECM |
| GAP43 | Abcam | ab114188 | ECM |
| HyA-500K | R & D Systems | GLR002 | ECM |
| HyA-50K | R & D Systems | GLR001 | ECM |
| ICAM-1 | R & D Systems | 720-IC | ECM |
| Laminin | Sigma | L6274 | ECM |
| Laminin-5 | Abcam | ab42326 | ECM |
| Lumican | R & D Systems | 2846-LU | ECM |
| M-Cad (CDH15) | R & D Systems | 4096-MC | ECM |
| Nidogen-1 | R & D Systems | 2570-ND | ECM |
| Остеоадхерин/OSAD | R & D Systems | 2884-AD | ECM |
| Остеопонтин (SPP) | R & D Systems | 1433-OP | ECM |
| P-Cadherin (CDH3) | R & D Systems | 861-PC | ECM |
| PECAM1 | R & D Systems | ADP6 | |
| ECM Tenascin C | R & D Systems | 3358-TC | ECM |
| VCAM1 | R & D Systems | ADP5 | ECM |
| Vitronectin | R & D Systems | 2308-VN | ECM |
| Biglycan | R & D Systems | 2667-CM | ECM |
| Decorin | R & D Systems | 143-DE | ECM |
| Periostin | R & D Systems | 3548-F2 | ECM |
| SPARC/остеонектин | R & D Systems | 941-SP | ECM |
| Тромбоспондин-1/2 | R & D Systems | 3074-TH | ECM |
| Brevican | R & D Systems | 4009-BC | ECM |
| Elastin | BioMatrix | 5052 | ECM |
| фибриллин | Lynn Sakai Lab OHSU | N/A | ECM |
| ANGPT2 | RnD_Systems_Own | 623-AN-025 | Лиганд |
| IL1B | RnD_Systems_Own | 201-LB-005 | Лиганд |
| CXCL8 | RnD_Systems_Own | 208-IL-010 | Лиганд |
| IGF1 | RnD_Systems_Own | 291-G1-200 | Лиганд |
| TNFRSF11B | RnD_Systems_Own | 185-OS | Лиганд |
| BMP6 | RnD_Systems_Own | 507-BP-020 | Лиганд |
| FLT3LG | RnD_Systems_Own | 308-FK-005 | Лиганд |
| CXCL1 | RnD_Systems_Own | 275-GR-010 | Лиганд |
| DLL4 | RnD_Systems_Own | 1506-D4-050 | лиганд |
| HGF | RnD_Systems_Own | 294-HGN-005 | Лиганд |
| Wnt5a | RnD_Systems_Own | 645-WN-010 | Лиганд |
| CTGF | Life_Technologies_Own | PHG0286 | Лиганд |
| LEP | RnD_Systems_Own | 398-LP-01M | Лиганд |
| FGF2 | Sigma_Aldrich_Own | SRP4037-50UG | Лиганд |
| FGF6 | RnD_Systems_Own | 238-F6 | Лиганд |
| IL7 | RnD_Systems_Own | 207-IL-005 | Лиганд |
| TGFB1 | RnD_Systems_Own | 246-LP-025 | Лиганд |
| PDGFB | RnD_Systems_Own | 220-BB-010 | Лиганд |
| WNT10A | Genemed_Own | 90009 | Лиганд |
| PTN | RnD_Systems_Own | 252-PL-050 | Лиганд |
| BMP3 | RnD_Systems_Own | 113-BP-100 | Лиганд |
| BMP4 | RnD_Systems_Own | 314-BP-010 | Лиганд |
| TNFSF11 | RnD_Systems_Own | 390-TN-010 | Лиганд |
| CSF2 | RnD_Systems_Own | 215-GM-010 | Лиганд |
| BMP5 | RnD_Systems_Own | 615-BMC-020 | Лиганд |
| DLL1 | RnD_Systems_Own | 1818-DL-050 | Лиганд |
| NRG1 | RnD_Systems_Own | 296-HR-050 | Лиганд |
| KNG1 | RnD_Systems_Own | 1569-PI-010 | Лиганд |
| GPNMB | RnD_Systems_Own | 2550-AC-050 | Лиганд |
| CXCL12 | RnD_Systems_Own | 350-NS-010 | Лиганд |
| IL15 | RnD_Systems_Own | 247-ILB-005 | Лиганд |
| TNF | RnD_ Systems_Own | 210-TA-020 | Лиганд |
| IGFBP3 | RnD_Systems_Own | 675-B3-025 | Лиганд |
| WNT3A | RnD_Systems_Own | 5036-WNP-010 | Лиганд |
| PDGFAB | RnD_Systems_Own | 222-AB | Лиганд |
| AREG | RnD_Systems_Own | 262-AR-100 | Лиганд |
| JAG1 | RnD_Systems_Own | 1277-JG-050 | Лиганд |
| BMP7 | RnD_Systems_Own | 354-BP-010 | Лиганд |
| TGFB2 | RnD_Systems_Own | 302-B2-010 | Лиганд |
| VEGFA | RnD_Systems_Own | 293-VE-010 | Лиганд |
| IL6 | RnD_Systems_Own | 206-IL-010 | Лиганд |
| CXCL12 | RnD_Systems_Own | 351-FS-010 | Лиганд |
| NRG1 | RnD_Systems_Own | 378-SM | Лиганд |
| IGFBP2 | RnD_Systems_Own | 674-B2-025 | Лиганд |
| SHH | RnD_Systems_Own | 1314-SH-025 | Лиганд |
| FASLG | RnD_Systems_Own | 126-FL-010 | Лиганд |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.