Способность опухолевых клеток уклоняться и распространяться через окружающие ткани является отличительной чертой рака1. В частности, подвижность опухолевых клеток является характерной чертой злокачественных опухолей, будь то метастатический тип опухоли, такой как рак молочной железы 2 или колоректальныйрак 3, или местноинвазивный тип, такой как диффузная глиома 4,5.
Визуализация играет центральную роль в исследовании многих аспектов фенотипов опухолевых клеток; Тем не менее, визуализация живых клеток, безусловно, предпочтительна при изучении динамических клеточных процессов, таких как миграция и инвазия, когда происходят изменения в морфологии и межклеточном взаимодействии 6,7 и могут быть легче изучены с течением времени. Для визуализации живых клеток могут использоваться различные системы оптической микроскопии, от фазово-контрастных до конфокальных флуоресцентных микроскопов, и получение изображений выполняется в течение короткого или длительного периода времени на инвертированном микроскопе, оснащенном камерой для контроля температуры иCO2, или в системах анализа изображений с высоким содержанием изображения, которые имеют встроенные камеры, или, в качестве альтернативы, в системах изображений, которые могут находиться в инкубаторе без необходимости тревожить клетки в течение всего времени эксперимента. Выбор используемой системы часто продиктован рядом факторов, таких как необходимое разрешение, продолжительность общего времени сбора данных и временные интервалы, тип используемого сосуда и пропускная способность анализа (однокамерная или многолуночная планшет), чувствительность используемых клеток (драгоценные и/или редкие клетки) и фототоксичность клеток при наличии флуорофоров.
Что касается флуоресцентной визуализации в режиме реального времени, то это может быть достигнуто путем трансдукции клеток для экспрессии флуоресцентных белков либо для стабильной экспрессии, либо в качестве индуцируемой системы8, путем транзиторной клеточной трансфекции или с помощью клеточных красителей, которые в настоящее время доступны для мечения живых клеток7, для отслеживания живых клеток, а также для мечения субклеточных органелл9.
Недавно был разработан полезный подход для иммуноцитохимии живых клеток, при котором антитело, распознающее поверхностный маркер выбора, может быть связано с реагентом для мечения, а при добавлении питательной среды клетки, экспрессирующие специфический маркер, могут быть легко визуализированы в режиме реального времени с помощью визуализации живых клеток. Визуализация и количественная оценка экспрессии маркеров с помощью такой системы могут быть легко достигнуты при выращивании клеток в двумерных (2D) условиях культивирования10.
В этом исследовании мы оптимизировали протоколы для инвазии и миграции клеток диффузной срединной глиомы (DMG) у детей11,12. DMG являются высокоагрессивными опухолями головного мозга, поражающими детей, в подавляющем большинстве случаев связанными с драйверной мутацией K27M в вариантах гистонов H3. ДМГ возникают в стволе головного мозга и срединных отделах центральной нервной системы (ЦНС) и характеризуются высокой инфильтративной природой. Было показано, что эта инвазивная способность, по крайней мере частично, опосредована внутриопухолевой гетерогенностью и ракоподобными особенностями стволовых клеток DMG7.
В качестве примера для наших анализов использовали реагент для мечения антител (ALR) в комбинации с антителами к CD44. CD44 представляет собой трансмембранный гликопротеин и молекулу адгезии, экспрессируемую на стволовых клетках и других типах клеток, связанную с фенотипом раковых стволовых клеток, миграцией и инвазией опухолевых клеток13. Протоколы включают в себя подготовку образца, получение изображения в светлопольном и флуоресцентном режиме, а также анализ на приборе для анализа живых клеток, который позволил количественно измерить в режиме реального времени общую экспрессию CD44 на клеточной мембране DMG во время 3D-инвазии и миграции. Анализы также позволили визуализировать прерывистый флуоресцентный сигнал CD44 на отдельных клетках во время миграции и вторжения. Интересно, что также наблюдался эффект антитела к CD44, который, потенциально действуя как блокирующее антитело, также, по-видимому, уменьшал миграцию и инвазию клеток, а также индуцировал переключение паттерна инвазии с коллективного мезенхимоподобного на более одноклеточный амебоидный фенотип.