Micropatterned Ytor Study Hyaluronsyra Interaktioner med cancerceller
Summary
En ny metod som gör att högupplösta analysen av samspelet cancercell med exogen hyaluronsyra (HA) beskrivs. Mönstrade ytor tillverkade genom att kombinera carbodiimide kemi och microcontact utskrift.
Abstract
Cancer invasionen och progression innebär rörliga cell fenotyp, som är under komplex reglering av tillväxt faktorer / cytokiner och extracellulär matrix (ECM) komponenter inom tumören mikromiljö. Hyaluronsyra (HA) är en stromaceller ECM komponent som är känt för att underlätta tumörtillväxt genom att öka invasion, tillväxt och angiogenes 1. Interaktion av HA med cellytan receptor CD44 inducerar signalerar händelser som främjar tumörceller tillväxt, överlevnad och migration, vilket ökar metastasering 2-3. HA är en anjoniska, nonsulfated glykosaminoglykan som består av upprepade enheter av D-glukuronsyra och DN-acetylglykosamin. På grund av närvaron av karboxylgrupp och hydroxylgrupper på repeterande disackarid enheter, infödda HA är till stor del hydrofil och mottaglig för kemiska modifieringar som introducerar sulfatgrupper för photoreative immobilisering 4-5. Tidigare studier med de immobilizations av HA på ytor utnyttja bioresistant beteende HA och dess sulfaterat derivat för att kontrollera cellens vidhäftning på ytor 6-7. I dessa studier celladhesion företrädesvis sker på icke-HA-mönstrade regioner.
Att analysera cellulär interaktion med exogena HA, har vi utvecklat mönstrade functionalized ytor som möjliggör en kontrollerbar studie och högupplösta visualisering av interaktioner cancercell med HA. Vi utnyttjade microcontact utskrift (UCP) för att definiera diskret mönstrad regioner HA på glasytor. En "tjudra" inställning som gäller carbodiimide länka kemi för att immobilisera HA användes 8. Glasytor var microcontact ut med en aminosilane och reagerade med en HA lösning optimerad förhållandet mellan EDC och NHS att HA immobilisering i mönstrat matriser. Införliva carbodiimide kemi med MCP aktiverat immobilisering av HA till definierade regioner, skapar ytor som lämpar sig för in vitro-applikationer. Både koloncancer celler och bröstcancer cancerceller interagerade implicit med HA micropatterned ytor. Cancer celladhesion inträffade inom 24 timmar med spridning av 48 timmar. Använda HA micropatterned ytor visade vi att cancer cell adhesion sker genom HA-receptorn CD44. Dessutom var HA mönstrade ytor kompatibel med svepelektronmikroskop (SEM) och tillät högupplösande avbildning av lim cancercell utbuktningar och spridning på HA mönster att analysera motilitet cancer cell på exogena HA.
Protocol
Discussion
HA micropatterning metod som presenteras tillåter att studera cellens interaktion med exogena HA. HA är kända för att spela en nyckelroll i cancer progression 1 men det har varit begränsade studier som undersöker samspelet mellan cancerceller på tvådimensionell HA mönstrade ytor. En kontrollerbar studie om exogena HA micropatterns ger högupplösta visualisering av cancer cell adhesion, tillväxt och migration och kan klarlägga ytterligare grunderna i cancer.
Genom att k…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna medger användning av ytan analyslaboratorium vid Johns Hopkins, som finansieras som en del av Materials Research Science and Engineering Center genom National Science Foundation. LED är en IGERT praktikant och en National Science Foundation Fellow. Denna forskning har delvis stöd av NIH bidrag 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).
