Superfícies micropatterned para estudar as interações ácido hialurônico com células de câncer
Summary
Uma nova abordagem que permite a resolução de alta análise das interações de células de câncer com ácido hialurônico exógeno (HA) é descrita. Superfícies padronizadas são fabricados através da combinação química carbodiimida e impressão microcontact.
Abstract
Invasão e progressão do câncer envolve um fenótipo de células móveis, que está sob regulamentação complexa por fatores de crescimento / citocinas e da matriz extracelular (ECM) componentes dentro do microambiente do tumor. Ácido hialurônico (AH) é um componente ECM estroma que é conhecido para facilitar a progressão do tumor pela invasão melhoria, crescimento e angiogênese 1. Interação da HA com o seu celular CD44 receptor de superfície induz sinalização eventos que promovem o crescimento de células tumorais, sobrevivência e migração, aumentando assim a propagação metastática 2-3. HA é um glicosaminoglicano, aniônicos nonsulfated composto por unidades repetitivas de ácido D-glucurônico e DN-acetilglucosamina. Devido à presença de grupos carboxila e hidroxila em unidades de dissacarídeo repetindo, HA nativa é em grande parte hidrofílica e passíveis de modificações químicas que introduzem grupos sulfato para imobilização photoreative 4-5. Estudos anteriores envolvendo a imobilização de HA em superfícies utilizam o comportamento bioresistant da HA e seu derivado sulfatado para controlar a adesão celular em superfícies 6-7. Nestes estudos de adesão celular ocorre preferencialmente em regiões não-HA padronizadas.
Para analisar as interacções celulares com HA exógeno, desenvolvemos padrões superfícies funcionalizadas que permitam um estudo controlado e de alta resolução de visualização das interações de células cancerosas com HA. Utilizamos a impressão microcontact (UCP) para definir padrões discretos regiões de HA em superfícies de vidro. A "tethering" abordagem que se aplica a química carbodiimida ligando para imobilizar o AH foi utilizado 8. Superfícies de vidro foram microcontact impressos com uma aminosilane e reagiu com uma solução de HA de rácios otimizada de EDC e NHS para habilitar imobilização HA em matrizes padronizadas. Incorporando a química carbodiimida com MCP permitiu a imobilização de HA para regiões definidas, criando superfícies adequadas para aplicações em vitro. Ambas as células de câncer de cólon e células de câncer de mama implicitamente interagiram com as superfícies HA micropatterned. Adesão célula cancerosa ocorreu dentro de 24 horas com a proliferação por 48 horas. Utilizando superfícies HA micropatterned, demonstramos que a adesão de células cancerosas ocorre através do receptor CD44 HA. Além disso, as superfícies HA padronizadas eram compatíveis com microscopia eletrônica de varredura (MEV) e resolução de imagem permitiu elevado de câncer de saliências adesivas celular e espalhar sobre os padrões de HA para analisar a motilidade de células cancerosas em HA exógeno.
Protocol
Discussion
O método apresentado micropatterning HA permite o estudo das interações celulares com HA exógeno. HA é conhecida por desempenhar um papel fundamental na progressão do câncer 1 no entanto tem havido estudos limitados a investigar a interação de células de câncer em duas dimensões superfícies HA padronizadas. Um estudo controlado sobre micropadrões exógenos HA permite a visualização de alta resolução de adesão de células cancerosas, crescimento e migração e pode elucidar ainda mais os fun…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores reconhecem o uso do laboratório de análise de superfície na Universidade Johns Hopkins, financiado, como parte da Pesquisa em Ciências Materiais e Centro de Engenharia através da National Science Foundation. LED é um estagiário e um IGERT National Science Foundation Graduate Fellow. Esta pesquisa foi parcialmente financiado pelo NIH conceder U54CA143868.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| SU-2025 photoresist | MicroChem Corp. | Y111069 | ||
| SU-8 developer | MicroChem Corp. | Y020100 | ||
| Sylgard 184 | Dow Corning | |||
| 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) | Sigma-Aldrich | 281778 | ||
| 2- [methoxy(polyethyleneoxy) propyl] trimethoxysilane (Peg-silane) | Gelest Inc | SIM6492.7 | ||
| 1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide | Thermo Scientific | 22980 | ||
| N-hydroxysuccinimide (NHS) | Thermo Scientific | 24500 | ||
| Fluorescein labeled hyaluronic acid (FL-HA) | Sigma-Aldrick | F1177 | Reconstitute with 10ml of DI water | |
| MDA-MB-231 breast carcinoma cells | ATCC | HTB-26 | ||
| LS174t colon carcinoma cells | ATCC | Cl-188 |
References
- Toole, B. P., Wight, T. N., Tammi, M. I. Hyaluronan-cell interactions in cancer and vascular disease. Journal of Biological Chemistry. 277, 4593-4596 (2002).
- Hamilton, S. R. The Hyaluronan Receptors CD44 and Rhamm (CD168) Form Complexes with ERK1,2 That Sustain High Basal Motility in Breast Cancer Cells. Journal of Biological Chemistry. 282, 16667-16680 (2007).
- Götte, M., Yip, G. W. Heparanase, Hyaluronan, and CD44 in Cancers: A Breast Carcinoma Perspective. Cancer Research. 66, 10233-10237 (2006).
- Lord, M. S., Pasqui, D., Barbucci, R., Milthorpe, B. K. Protein adsorption on derivatives of hyaluronic acid and subsequent cellular response. Journal of Biomedical Materials Research. Part A 91, 635-646 (2009).
- Barbucci, R. Modification of hyaluronic acid by sulphate groups insertion to obtain a heparin-like molecule. Gazz. Chim. Ital. 125, 169-180 (1995).
- Morra, M., Cassinelli, C. Non-fouling properties of polysaccharide-coated surfaces. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. 10, 1107-1124 (1999).
- Khademhosseini, A. Layer-by-layer deposition of hyaluronic acid and poly-L-lysine for patterned cell co-cultures. Biomaterials. 25, 3583-3592 (2004).
- Ibrahim, S., Joddar, B., Craps, M., Ramamurthi, A. A surface-tethered model to assess size-specific effects of hyaluronan (HA) on endothelial cells. Biomaterials. 28, 825-835 (2007).
- Dickinson, L. E., Ho, C. C., Wang, G. M., Stebe, K. J., Gerecht, S. Functional surfaces for high-resolution analysis of cancer cell interactions on exogenous hyaluronic acid. Biomaterials. 31, 5472-5478 (2010).
- Gao, F. Hyaluronan oligosaccharides promote excisional wound healing through enhanced angiogenesis. Matrix Biology. 29, 107-116 (2010).
- Slevin, M. Hyaluronan-mediated angiogenesis in vascular disease: Uncovering RHAMM and CD44 receptor signaling pathways. Matrix Biology. 26, 58-68 (2007).
