Инвазия раковых клеток остается важной, но недостаточно изученной темой в контексте совместного вторжения иммунных клеток, таких как макрофаги. Коллективная и индивидуальная инвазия раковых клеток является критическим процессом во время метастазирования и, как было показано, снижает выживаемость онкологических больных из-за множественности инвазий различных органов 8,9. Исследования in vivo являются сложными и проводятся только в лабораториях с доступом к помещениям для содержания животных. Более того, также сложно контролировать условия in vivo или специально манипулировать отдельными аспектами. Таким образом, потребность в более доступной системе остается важной для ответа на основные вопросы первого направления исследований.
С помощью представленного здесь метода мы разработали способ, с помощью которого можно дополнительно проанализировать i) иммунную клетку и ii) поведение раковой клетки, iii) рост и развитие твердого сфероида и iv) влияние клеток в окружающем опухолевом микроокружении (TME) на компоненты ECM. Он может быть использован для сравнения влияния модифицированных (например, истощенных до специфических регуляторов обработкой миРНК) макрофагов на инвазивность отдельных раковых клеток из твердого сфероида. Является ли физическая перестройка ТМЭ или секретируемые факторы основной причиной наблюдаемого поведения раковых клеток, в настоящее время неясно и нуждается в более подробном анализе.
Кроме того, можно манипулировать самими раковыми клетками, например, путем лечения миРНК или нокаутирования специфических регуляторов. Кроме того, анализ может быть улучшен путем сравнения количества подсчитанных ядер в идентифицированном клеточном профиле, что позволяет более точно определить инвазивные раковые клетки.
Мы использовали этот анализ для определения влияния макрофагов в ТМЭ на инвазию опухолевых клеток. Однако следует также отметить, что опухолевые клетки, вероятно, влияют на активность макрофагов, возможно, через секретируемые факторы в среде. Таким образом, также было бы целесообразно выявить изменения в макрофагах, такие как измененный поляризационный статус (M1 против M2) путем иммунофлуоресцентного окрашивания с использованием соответствующих антител. В прошлом сравнение между клетками, растущими в монослоях, и клетками, культивируемыми в 3D-среде, показало значительные различия в профилях их экспрессии.
Кроме того, поучительной может быть сортировка флуоресцентно-активируемых клеток (FACS) субпопуляций макрофагов и их интеграция в экспериментальную процедуру. И последнее, но не менее важное: более детальная визуализация контактных областей, где макрофаги взаимодействуют с раковыми клетками или сфероидальной поверхностью опухоли, может привести к выявлению дальнейших механизмов, имеющих отношение к 3D-инвазии и взаимодействию.
Следует отметить, что нельзя полностью контролировать точное позиционирование сфероида в центре лунки после добавления коллаген-смеси. Количество коллагена под сфероидом особенно трудно регулировать. Здесь были разработаны другие методы, позволяющие точно позиционировать сфероид, например, на вершине агарозных форм с большим номеромобразца 11. Однако, поскольку высвобождение цитокинов является общим механизмом, все сфероиды в этом многосфероидном анализе подвергаются воздействию секретируемых факторов, и количество иммунных клеток, действующих на один сфероид, трудно контролировать.
Одним из основных ограничений этого протокола является способность линий раковых клеток образовывать однородные сфероиды, таким образом, он применим только к подмножеству клеточных линий. Например, клетки меланомы MeWo образуют неровные, листовые 3D-структуры, но не имеют однородных сфероидов.
Следует также отметить, что анализ обладает высокой адаптивностью, так как многие его характеристики могут быть изменены, например, материал ВКМ, количество клеток или путем добавления специфических факторов, таких как цитокины, в надосадочную жидкость. Таким образом, он должен быть очень подходящим для первоначальных исследований in vitro взаимодействия раковой клетки с иммунной клеткой и может быть адаптирован к конкретному исследовательскому вопросу, который в настоящее время рассматривается.