Tümör Hücre Invasion üzerine İnterstisyel Akışkan Etkilerinin Ölçülmesi için üç boyutlu Hücre Kültürü Modeli
Summary
İnterstisyel sıvı akışı solid tümörler yüksek olan ve tümör hücre invazyonu modüle olabilir. Burada bir matris içinde gömülü hücrelere interstisyel sıvı akışı uygulayıp sonra hücre işgali üzerine etkilerini ölçmek için bir tekniği açıklar. Bu teknik, kolayca diğer sistemlerle çalışmaya adapte edilebilir.
Abstract
En katı tümörlerin büyümesini ve ilerlemesini kanser hücreleri ve stroma ilişkili tümör mikro 1 in sinyalleşme tepkilerini başlangıç dönüşümü bağlıdır. Daha önce, tümör mikro araştırma öncelikle tümör-stroma etkileşim 1-2 odaklanmıştır. Bununla birlikte, tümör mikro de etkiler iyi anlaşılamamıştır kalır biofiziksel kuvvetleri, çeşitli içerir. Bu güçler gen ekspresyonu değişiklikleri, hücre bölünmesi, farklılaşma ve işgali 3 yol tümör büyüme biyomekanik sonuçları. Matrix yoğunluğu 4, sertliği 5-6 ve 6-7 yapısı, interstisyel sıvı basıncı 8, ve interstisyel sıvı akış 8 Tüm kanser gelişimi süresince değiştirilir.
Özellikle interstisyel sıvı akışını, normal dokularda 8-10 göre tümörlerin daha yüksektir. Tahmini interstisyel sıvı flooo hızları ölçülür ve tümör büyüklüğü ve farklılaşmasını 9, 11 bağlı olarak, 0,1-3 um s -1 aralığında olduğu bulunmuştur. Bu tümör-uyarımlı anjiyojenaz ve artan vasküler permeabilite 12 kaynaklanır yükseltilmiş interstisyel sıvının basıncı kaynaklanmaktadır. Interstisyel sıvı akışı kanser hücreleri 13-14, vasküler düz kas fibroblast ve hücreler 15 istilası artırmak için gösterilmiştir. Bu işgali 3-D 16 hücre etrafında oluşturulmuş veya matriks metalloproteinaz (MMP) ifadesi 15, kemokin sekresyon ve hücre adezyon molekül 17 arttı otolog kemotaktik gradyanlar bağlı olabilir. Ancak, hücreler sıvı akış seziyorum hangi mekanizma tam olarak anlaşılamamıştır. Tümör hücresi davranışı değiştiren ek olarak, interstisyel sıvı akışı tümör mikro diğer hücrelerin aktivitesini modüle. Bu tümör terfili myofibr içine fibroblastlann (a) sürüş farklılaşma ile ilişkilioblastlar 18, (b) antijenleri ve lenf düğümleri 19, ve (c) modüle lenfatik endotel hücre morfojenezini 20 diğer faktörlere çözünür taşıma.
Burada sunulan tekniği Vitro hücreleri üzerinde interstisyel sıvı akışı getirir ve invazyonu (Şekil 1) üzerindeki etkilerini rakamlarla. Bu yöntem, stromal ve kanser hücresi işgali 13-15, 17 sıvı akışı etkilerini ölçmek için birçok çalışma yayınlanmıştır. Matriks kompozisyonu, hücre tipi ve hücre konsantrasyonunu değiştirerek, bu yöntem bu işgali, farklılaşma, proliferasyon ve gen ekspresyonu gibi hücresel süreçleri interstisyel akımının etkilerini incelemek amacıyla, diğer hastalıklar ve fizyolojik sistemler uygulanabilir.
Protocol
Discussion
Burada bir hücre kültürü içinde bir uç 3-D matriks içine gömülü hücreleri kullanılarak, tümör hücresi istilası, interstisyel akımının etkisiyle hesaplamak için bir yöntem de tarif etmiştik. Bu ve benzeri yöntemler hücre tipleri 13-15, 17, çeşitli üzerine interstisyel akış etkisini araştırmak için kullanılmıştır. Bizim yaklaşım kısmen türünü kullanarak tümörün matris mikro taklit Ben epitel doku ve çevresindeki stromada 21-22 bazal membran bulunan protei…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Collagen (Rat Tail) | BD | 354236 | Keep sterile |
| Millicell cell culture insert | Millipore | PI8P01250 | 8 μm pore diameter, polycarbonate membrane |
| Matrigel | BD | 354234 | Keep sterile |
| PBS | Sigma Aldrich | 100M-8202 | 10x for preparing gel solution, 1x for washing steps |
| Sodium Hydroxide, 1.0N Solution | Sigma Aldrich | S2770 | Keep sterile |
| DMEM 1X | CellGro | 10-013-CV | Keep sterile |
| Fetal Bovine Serum | Atlanta Biologicals | 511150 | Keep sterile |
| Penicillin Streptomycin | CellGro | 30002CI | Keep sterile |
| Triton X-100 | Sigma Aldrich | X100-500 ml | 0.5% in PBS |
| Paraformaldehyde | Fisher Scientific | 04042-500 | 4% in PBS |
| Deionized Water | Keep sterile | ||
| 4′,6-diaminido-2-phenylindole (DAPI) | MP Biomedicals | 0215757401 | 1 mg/ml stock solution |
| Mounting Solution | Thermo Scientific | TA-030-FM | |
| Trypsin-EDTA | CellGro | 25-052-CI | Keep sterile |
References
- Cichon, M. A. Microenvironmental influences that drive progression from benign breast disease to invasive breast cancer. J. Mammary Gland. Biol. Neoplasia. 15, 389-3897 (2010).
- Proia, D. A., Kuperwasser, C. Stroma: tumor agonist or antagonist. Cell Cycle. 4, 1022-1025 (2005).
- Dvorak, H. F. Tumor microenvironment and progression. J .Surg. Oncol. 103, 468-474 (2011).
- Provenzano, P. P. Collagen density promotes mammary tumor initiation and progression. BMC Med. 6, 11 (2008).
- Engler, A. J. Matrix elasticity directs stem cell lineage specification. Cell. 126, 677-689 (2006).
- Paszek, M. J. Tensional homeostasis and the malignant phenotype. Cancer Cell. 8, 241-254 (2005).
- Levental, K. R. Matrix crosslinking forces tumor progression by enhancing integrin signaling. Cell. 139, 891-906 (2009).
- Butler, T. P., Grantham, F. H., Gullino, P. M. Bulk transfer of fluid in the interstitial compartment of mammary tumors. Cancer Res. 35, 3084-3088 (1975).
- Dafni, H. Overexpression of vascular endothelial growth factor 165 drives peritumor interstitial convection and induces lymphatic drain: magnetic resonance imaging, confocal microscopy, and histological tracking of triple-labeled albumin. Cancer Res. 62, 6731-6739 (2002).
- Chary, S. R., Jain, R. K. Direct measurement of interstitial convection and diffusion of albumin in normal and neoplastic tissues by fluorescence photobleaching. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86, 5385-5389 (1989).
- Heldin, C. H. High interstitial fluid pressure – an obstacle in cancer therapy. Nat. Rev. Cancer. 4, 806-813 (2004).
- Fukumura, D. Tumor microvasculature and microenvironment: novel insights through intravital imaging in pre-clinical models. Microcirculation. 17, 206-225 (2010).
- Shields, J. D. Autologous chemotaxis as a mechanism of tumor cell homing to lymphatics via interstitial flow and autocrine CCR7 signaling. Cancer Cell. 11, 526-538 (2007).
- Shieh, A. C. Tumor cell invasion is promoted by interstitial flow-induced matrix priming by stromal fibroblasts. Cancer Res. 71, 790-800 (2011).
- Shi, Z. D., Wang, H., Tarbell, J. M. Heparan sulfate proteoglycans mediate interstitial flow mechanotransduction regulating MMP-13 expression and cell motility via FAK-ERK in 3D collagen. PLoS One. 6, e15956 (2011).
- Fleury, M. E., Boardman, K. C., Swartz, M. A. Autologous morphogen gradients by subtle interstitial flow and matrix interactions. Biophys J. 91, 113-121 (2006).
- Miteva, D. O. Transmural flow modulates cell and fluid transport functions of lymphatic endothelium. Circ. Res. 106, 920-931 (2010).
- Ng, C. P., Hinz, B., Swartz, M. A. Interstitial fluid flow induces myofibroblast differentiation and collagen alignment in vitro. J. Cell. Sci. 118, 4731-4739 (2005).
- Kunder, C. A. Mast cell-derived particles deliver peripheral signals to remote lymph nodes. J. Exp. Med. 206, 2455-2467 (2009).
- Helm, C. L. Synergy between interstitial flow and VEGF directs capillary morphogenesis in vitro through a gradient amplification mechanism. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 15779-15784 (2005).
- McGuire, P. G., Seeds, N. W. The interaction of plasminogen activator with a reconstituted basement membrane matrix and extracellular macromolecules produced by cultured epithelial cells. J Cell Biochem. 40, 215-227 (1989).
- Kleinman, H. K. Isolation and characterization of type IV procollagen, laminin, and heparan sulfate proteoglycan from the EHS sarcoma. Biochemistry. 21, 6188-6193 (1982).
- Haessler, U. Migration dynamics of breast cancer cells in a tunable 3D interstitial flow chamber. Integr. Biol. (Camb). , (2011).
- Polacheck, W. J., Charest, J. L., Kamm, R. D. Interstitial flow influences direction of tumor cell migration through competing mechanisms. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 11115-11120 (2011).
