Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Un Modificado Published: April 24, 2015 doi: 10.3791/51480
* These authors contributed equally

Abstract

Suero de la sangre sirve como un quimioatrayente hacia el cual las células cancerosas migran e invaden, facilitando su intravasación en microvasos. Sin embargo, las moléculas reales hacia el que las células migran siendo difícil de alcanzar. Este ensayo de invasión modificado ha sido desarrollado para identificar objetivos que impulsan la migración celular y la invasión. Esta técnica compara el índice de invasión en tres condiciones para determinar si una hormona específica, factor de crecimiento o citoquina juega un papel en la mediación el potencial invasivo de una célula de cáncer. Estas condiciones incluyen i) de suero bovino fetal normal (FBS), ii) con carbón vegetal FBS (CS-FBS), que elimina hormonas, factores de crecimiento y citoquinas y iii) CS-FBS + molécula (denotado "X"). Un cambio significativo en la invasión de células con CS-FBS en comparación con FBS, indica la implicación de las hormonas, citoquinas o factores de crecimiento en la mediación del cambio. Las moléculas individuales se pueden agregar de nuevo a CS-FBS para ensayar su capacidad de volververso o rescatar el fenotipo invasión. Además, dos o más factores pueden combinarse para evaluar el efectos aditivos o sinérgicos de los múltiples moléculas en la conducción o inhibir la invasión. En general, este método permite al investigador determinar si las hormonas, citoquinas, y / o factores de crecimiento juegan un papel en la invasión de células sirviendo como quimioatrayentes o inhibidores de la invasión para un tipo particular de célula de cáncer o un mutante específico. Mediante la identificación de factores quimiotácticos y los inhibidores específicos, este ensayo de invasión modificado puede ayudar a dilucidar las vías de señalización que dirigen la invasión de células de cáncer.

Introduction

Un nuevo ensayo de invasión se ha desarrollado con el objetivo de identificar la participación de hormonas específicas, citoquinas y / o factores de crecimiento como quimioatrayentes en la invasión de células de cáncer. La capacidad de las células tumorales para invadir a través de la matriz extracelular (ECM) es una característica del fenotipo metastásico 1-3. Cámaras de invasión se han utilizado ampliamente como herramientas in vitro para estudiar la invasión de células de cáncer y la migración y pueden proporcionar conocimiento en cuanto a los mecanismos de invasión tumoral in vivo y la metástasis en. Las cámaras consisten en insertos de cultivo de células cilíndricas anidadas dentro de los pocillos de placas de cultivo celular. Los fondos de los insertos son de policarbonato o poliestireno membranas semi-permeables de tamaños de poro definidos.

En el ensayo de invasión estándar, las células se sembraron sobre la membrana inserto con medio libre de suero y se colocaron en pocillos de cultivo celular que se llenan con suero o sin suero como quimioatrayentes para set un grupo de quimioatractivas. Esto lleva a la fuerza de las células para moverse a través de la membrana semi-permeable (migración) o, alternativamente, a través de una capa de matriz extracelular (invasión), que luego se pueden teñir usando tintes convencionales para detectar y cuantificar el número de células. El número de células se normaliza entonces de acuerdo con la medida de la migración y la invasión en una línea celular no invasivo. Este método permite a un investigador para evaluar el potencial invasivo de diferentes tipos celulares bajo una variedad de condiciones, incluyendo manipulaciones genéticas.

Hormonas, citoquinas y factores de crecimiento son componentes críticos de suero y cada vez más se están demostrado estar asociados con la conducción del fenotipo invasivo 4. Sin embargo, la naturaleza, la función y la especificidad de estas moléculas séricas quimioatractivas en la mediación de la invasión sigue siendo difícil de alcanzar. El reto sigue siendo para determinar qué factores específicos en suero o suero como quimioatrayentes son responsables de la conduccióninvasión de células cancerosas, así como qué moléculas pueden inhibir el proceso de invasión. En este reporte se describe una metodología para evaluar la posible participación de las hormonas, citoquinas y / o factores de crecimiento presentes en el suero, como moléculas que impulsan la quimioatracción y la invasión de las células cancerosas.

En este protocolo modificado propuesto, el decapado de carbón se usa para eliminar las hormonas, citoquinas y factores de crecimiento de 2% de suero bovino fetal (FBS) para generar FBS 2% tratado con carbón vegetal (CS-FBS). Tanto FBS al 2% y 2% CS-FBS se utilizan como agentes para establecer la fuerza de quimioatrayentes para conducir la invasión de células de cáncer. Uso de 2% CS-FBS como un agente quimioatrayentes en comparación a la normalidad 2% de FBS proporciona varios beneficios, incluyendo en primer lugar, y lo más prominente, la capacidad de estudiar el fenotipo de la invasión del cáncer en el reducido / ausencia relativa de hormonas, citoquinas y factores de crecimiento. También permite al investigador evaluar si la eliminación colectiva de las hormonas, factores de crecimiento, y Cycitoci- provoca un aumento o disminución en el índice invasiva. El ensayo es entonces diseñado para determinar si la adición de un componente individual, designado como "X" puede inhibir, aumento, descenso o restaurar el índice invasiva a su valor original (véanse las Figuras 2 y 3). Aunque esta metodología es específico para el logro de los niveles fisiológicos del componente que se retira a partir del suero durante el decapado de carbón, también debe tenerse en cuenta que decapado de carbón también puede afectar a vías de transducción de señal. Por ejemplo, se ha informado de que decapado de carbón puede disminuir la actividad de la fosfatasa alcalina de las células osteoprogenitoras e inducir la adipogénesis mediante la reducción de los activadores de MAPK 5. De carbón medios pelados están disponibles comercialmente y se basan en el protocolo descrito que combina carbón de leña con dextrano y se incubaron con suero bovino fetal O / N 6.

Este ensayo se desarrolló en RESPONSE a un resultado reportado por Zucker et al. 7 Los autores demostraron que un fenotipo mutante que afecta a la comunicación brecha de la salida demostró un aumento en el índice de invasión al migrar hacia los medios normales con 2% de FBS. Este aumento fue eliminado con la sustitución de suero con carbón vegetal. De este resultado, los autores concluyeron que esta migración afectados mutante hacia una molécula lipófila (más específicamente, una hormona, factor de crecimiento o citoquinas) 7. Es bien sabido que las hormonas, factores de crecimiento y citoquinas median en las vías de señalización implicadas en la promoción de tumores y la invasión 4. Por lo tanto, es importante para los investigadores científicos para determinar qué factor (s) están impulsando la invasión tumoral de sus células de cáncer en particular o mutantes bajo estudio. El ensayo está diseñado para abordar el papel de componentes individuales en su concentración fisiológica como se determina de acuerdo con la diferencia entre la concentración del componente y# 8220; X "en FBS normal y el CS-FBS. Mediante el desarrollo de este ensayo, los investigadores pueden obtener mayor conocimiento en la vía invasiva específica que regule su sistema.

Hormonas, factores de crecimiento y citocinas a menudo han sido clasificados como promotores tumorales 8. Algunos de estos factores, tales como EGF se utilizan como fuentes directas para quimioatrayentes en cámaras de invasión 9. Por lo tanto, parece probable que estos representan los principales componentes del suero que la invasión tumoral directa. Este protocolo propone una simple, pero significativa, modificación el ensayo in vitro convencional en la invasión que permite a un investigador para evaluar la participación de las hormonas, factores de crecimiento y citoquinas en la mediación del potencial invasivo de las células cancerosas. Sin embargo, el ensayo está diseñado para proporcionar al investigador con una respuesta de si el procedimiento será eficaz para su estudio en una primera etapa en el análisis, a fin de no utilizar un tiempo precioso y resources si consideran innecesarios. Este método utiliza CS-FBS y se basa en la discreción investigadores en cuanto a que las moléculas de perseguir como candidatos de plomo que potencialmente median invasión de células cancerosas. Los resultados de estos análisis deben demostrar ser útil en la identificación de los componentes del suero que sirven como quimioatrayentes o inhibidores de la línea celular en particular o mutante siendo estudiados. Además, este enfoque puede ayudar al investigador a identificar vías de señalización clave, ya sea que promueven o inhiben la invasión de células de cáncer; dirigiendo así el futuro diseño de fármacos.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Prepare los diferentes medios de comunicación y componentes adicionales

  1. Antes del experimento, que consiste en preparar los medios DMEM u otros medios especificados con la adición de FBS normales, tratado con carbón vegetal FBS, o FBS tratado con carbón vegetal más el componente a ensayar. Tenga en cuenta que varios componentes pueden ser probados en cada experimento.
  2. Pesar y diluir las hormonas, factores de crecimiento o citoquinas apropiadamente para ser disueltos en el suero tratado con carbón vegetal a la concentración fisiológica.

2. Preparar la matriz de colágeno en el hielo

  1. Preparar 2 ml de colágeno I matriz a 2,2 mg / ml mediante la adición de los siguientes componentes filtrados estériles en hielo: 200 l 10x PBS (pH 7,4), 5,4 l de NaOH 1 N, 600 l de doble H 2 O destilada y 1,2 ml de colágeno I (a 3,63 mg / ml).
  2. Mantenga solución de colágeno I en hielo hasta que esté listo a la placa.

3. Preparar las placas de la migración / invasión de ensayo </ P>

  1. Para cada línea celular a ensayar, utilizar una placa de cámara de 24 pocillos en la que 12-pocillos contienen insertos. Usa los 12 pozos adicionales que no contienen insertos para la adición de los medios de comunicación quimioatrayentes y transferir los insertos para el conjunto experimental arriba.
    NOTA: una matriz de colágeno en placas con un tereftalato de polietileno (PET) de la membrana y 8 micras de tamaño de poro es óptimo para las líneas celulares utilizan aquí. Sin embargo, una matriz de Matrigel en placas prerrevestidas también puede estar sustituido con el tamaño de poro disminuido de acuerdo con la línea celular siendo investigado.
  2. Etiquetar claramente la placa, utilizando 3 pozos por condición de ser analizados (migración FBS, migración CS-FBS, de invasión de SFB, y la invasión CS-FBS, así como FBS a la migración para un control, línea celular no invasivo). Ensayo de migración por el movimiento a través de poros en una membrana de PET, y la invasión de ensayo por el movimiento a través de una matriz de colágeno o Matrigel y luego a través de poros en la membrana. Utilice diferentes marcadores de color para cada condición de la celda a unIdentificación en el proceso de recubrimiento.

4. Vierta la Matriz Invasion

  1. Cuidadosamente pipeta 75 l de la solución matriz de colágeno en los insertos que se utilizarán para ensayos de invasión. Tenga cuidado para evitar burbujas. Dispersar las burbujas de mediante la aplicación de una punta de pipeta invertida a la superficie.
  2. Transferir la placa con los insertos recubiertos con colágeno a una incubadora de CO 2 37 ° C y 5% durante 30 min para permitir que el gel se solidifique.

5. Placa de las células en la membrana o matriz Invasion

  1. Mientras tanto, trypsinize células y añadir medios con 10% de SFB. Centrifugar las células a 200 xg durante 5 minutos en una centrífuga de mesa y enjuague 3x en medio libre de suero.
  2. Volver a suspender en medio libre de suero. Contar las células con un hemocitómetro o un contador de diapositivas automatizada. Añadir medio libre de suero a una concentración final de 5 x 10 4 células / ml.
  3. Cuando la matriz de colágeno se ha solidificado (después de 30 minutos), añadir 700 l de los medios de comunicación, ya sea con2% FBS o definidos con carbón vegetal FBS a cada pocillo. De las 12 inserciones por placa:
    • 3 insertos tienen colágeno y pozos con los medios de comunicación + FBS al 2%
    • 3 insertos tienen colágeno y pozos con los medios de comunicación + 2% CS-FBS
    • 3 insertos no tienen colágeno y pozos con los medios de + 2% de FBS
    • 3 insertos no tienen colágeno y pozos con los medios de comunicación + 2% CS-FBS
    1. Use platos adicionales dependiendo del número de factores siendo probado y con un control sin colágeno correspondiente a cada condición.
  4. Añadir suspensión celular a los insertos en 5 x 10 4 células / ml, placas 500 células l por inserción en todas las inserciones de migración e invasión.
  5. Se incuban las células durante 22 horas a 37 ° C.

6. cuantificar el número de Migración y células invasoras

  1. Configure tinción de pozos utilizando fijador metanol, eosina y hematoxilina, en pocillos separados.
  2. Use hisopos de algodón para eliminar las células y la matriz de cada pocillo.Rrepeat con segunda aplicación hisopo para cada pozo.
  3. Con unas pinzas, sumerja cada inserto 5 veces durante 1 seg en cada una de las 3 soluciones en sucesión.
  4. Permitir inserciones se sequen O / N.
  5. O bien i) eliminar filtros con un bisturí, cortar cuidadosamente alrededor de los bordes y montar en un portaobjetos con cubreobjetos y de inmersión en aceite, o ii) permitir que las inserciones se sequen O / N invierte y se utilizan los insertos directamente para microscopía.
  6. El día siguiente, ver diapositivas o insertos bajo un microscopio con un objetivo de 20X y tomar 5 imágenes de diferentes regiones del filtro. Para mejorar la consistencia, tome 4 campos exteriores y uno central.
  7. Contar las células para todas las condiciones utilizando el software ImageJ y se aplican a las siguientes fórmulas.
  8. Determinar la invasión por ciento de la siguiente manera:
    La media de # de células invasoras a través de colágeno inserto = a
    La media de # de células que migran a través de inserción de control = b
    Invasion% = (a / b) * 100
  9. Determinar el índice de invasión en 2% de FBS como sigue:
    % Invasión de las células se sometió a ensayo (en 2% FBS) = c
    % Invasión de las células no invasivas de control en (2% FBS) = d
    Invasión Index (FBS) = (c / d)
  10. Determinar el índice de invasión en 2% CS-FBS como sigue:
    % Invasión de las células se sometió a ensayo (en 2% CS-FBS) = e
    % Invasión de las células no invasivas de control en (2% CS-FBS) = f
    Invasión Index (CS-FBS) = (E / F)

7. Repita Protocolo experimental Comparando con carbón vegetal FBS al FBS despojado-carbón + X n con múltiples factores combinados

  1. Repetir el procedimiento varias veces como sea necesario el uso de diferentes componentes para "X" o una combinación de componentes.
  2. Aplicar los cálculos para determinar la contribución de cada factor "X" para los efectos de la migración y la invasión.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

El índice de invasión se calcula para cada condición de acuerdo a la normalización a una línea celular no invasivo. Para nuestros experimentos, utilizamos la línea celular de melanoma 1205Lu y variantes establecido líneas celulares estables como nuestras líneas invasivos, así como la variante no invasiva premaligna, WM793 de la que se derivaron las células 1205Lu 10 que sirve como un control lógico. También utilizamos colágeno I como la matriz invasión, ya que es el componente principal de la dermis. Esto está de acuerdo con un estudio previo por el cual la matriz óptima invasión varía en función de la línea celular y el grado de concordancia con resultados in vivo 11. Este ensayo de invasión se describe esquemáticamente según los resultados posibles del investigador podría obtener. Inicialmente, el índice de invasión de 2% FBS debe ser significativamente mayor o menor que el índice de invasión para CS-FBS el fin de lograr este ensayo (Figuras 1 y 2). Si un incr significativafacilidad o disminución en el índice de invasión es evidente con FBS tratado con carbón vegetal, este ensayo no es útil para el investigador (Figuras 2 y 3). Si este aumento se elimina con FBS tratado con carbón vegetal, el investigador ya tiene el conocimiento de que la invasión mejorado se dirige hacia una hormona, factor de crecimiento o citoquina (Figuras 2 y 3). Entonces, el investigador debe utilizar la información sobre el tipo específico de tumor y la mutación para determinar qué candidato (s) presentes mecanismos plausibles como quimioatrayentes. El investigador puede comenzar por tratar uno o varios componentes de forma individual a la concentración fisiológica mediante la adición del componente a la diferencia de concentración entre el 2% de FBS y 2% CS-FBS (Tabla 1). Si un componente añadido al suero con carbón vegetal aumenta significativamente disminuye el potencial de invasión en comparación con el suero con carbón vegetal solo, ese candidato, "X", puede servir como un parcial orescatador completa dependiendo de la magnitud de aumento (Figuras 2 y 3). Dos o más componentes se pueden combinar para lograr un aumento aditivo o sinérgico, (indicada como X 1 + X 2 + X 3 ...) (Figura 3). Un factor que disminuye la extensión de la invasión sería clasificado como un factor inhibidor (Figuras 2 - 4). En nuestros experimentos, hemos demostrado que el uso de una línea celular de melanoma mutante (1205Lu T154A) migrar hacia un quimioatrayente con sus hormonas, factores de crecimiento y citoquinas eliminado causó una disminución en la invasividad tumoral. Tres hormonas fueron probados para identificar un posible "X". Estos incluyen estrógenos (estradiol), progesterona y de la hormona tiroidea (T4). Dos de estas hormonas no tuvo ningún efecto en el índice de invasión (la progesterona y la hormona tiroidea), mientras que el estrógeno se identificó como en el factor inhibidor (Figura 4). De acuerdo con los resultados potenciales enumerados en elLa Figura 3, los resultados experimentales en este ejemplo demostrar una disminución con la Condición 2 y una inhibición con la Condición 3. Es probable que el estrógeno se utiliza, además, en este ensayo, ya que puede ser importante en la identificación de las vías que secuestran ciertos factores de señalización para las futuras estrategias de diseño de fármacos. Experimentos adicionales estarán dirigidos a los factores de crecimiento y citoquinas para identificar otros componentes que pueden servir como "rescate fenotipo" quimioatractantes pro-invasión. Identificación de ambas moléculas pro-invasivas e inhibitorias puede dilucidar colectivamente el potencial invasor de las líneas celulares y variantes mutantes que se investigan.

Figura 1
Figura 1. Montaje experimental y el diseño. Modelo de la puesta a punto para el proceso experimental que muestra células sembradas ya sea sobre la membrana de PET directa o la ccapa ollagen en medio libre de suero. Las células son o migrando o invadir a través de la matriz de colágeno hacia un quimioatrayente que se modifica de acuerdo con el protocolo y se describe como la condición 1, 2 y 3. Las células migradas o invadidas son entonces fijadas y teñidas. Por favor, haga clic aquí para ver una mayor versión de esta figura.

Figura 2
Figura 2. Posibles consecuencias de un resultado estándar membrana ensayo de invasión. Este modelo demuestra los resultados potenciales que el investigador puede encontrar para el ensayo de invasión y cómo interpretar estos resultados. Cada círculo es un resultado representativo para un filtro teñidas utilizando las mismas 3 condiciones que se describe en la Figura 1. Cada punto representa una célula que ha pasado a través de la invasiónMatrix y manchado en la parte inferior de la membrana. Las células se cuantificaron y analizaron en consecuencia apropiada. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3
Figura 3. La interpretación de datos para la invasión con CS-FBS ± X. Este esquema describe cómo los cálculos del Índice Invasión determinan las conclusiones experimentales. CS-FBS es el suero con carbón vegetal y X se refiere a los componentes individuales añadidos a los medios de comunicación CS-FBS descritos en el texto. Los autores establecen la desviación estándar (SD) como la variabilidad aceptado debido a un error experimental en nuestras condiciones. Sin embargo, dependiendo de las condiciones en observación y el número de repeticiones, este factor se puede ajustar para estar dentro de la gama de estatistaical importancia para el investigador. El experimento se puede repetir con múltiples moléculas de "X", (denota como X 1 + X 2 + X 3 ...). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4
Figura 4. Resultados de ensayo de invasión. Este gráfico representa los resultados experimentales obtenidos al utilizar una línea variante de células mutantes 3 ​​establecido a partir de las células del melanoma metastásico 1205Lu. Las concentraciones de las hormonas añadidas son como sigue: estrógenos (0.566 pg / ml), progesterona (0,001 ng / ml), la hormona tiroidea (0.283 mg / dl). El control, la línea celular no invasivo utilizado para estos experimentos fue WM793B. Este experimento se repitió 3 veces con resultados similares, y un gráfico representativo se muestra.

Unidades Definido FBS CS FBS Diferencia [2% de FBS] - [2% CS-FBS] Fuente Número de catálogo Hormonas El estrógeno (estradiol) pg / ml 28.30 8.76 19.540 0,566 Life Technologies
FBS cat # 16000
cs FBS cat # 12676 Sigma E2257 Insulina uIU / ml 8.61 sin ser detectado 8,610 0,172 Sigma I3536 Progesterona ng / ml 0.05 sin ser detectado 0,050 0,001 Sigma P8783 La testosterona ng / ml 0.10 sin ser detectado 0,100 0,002 Sigma T1500 La hormona tiroidea (T4) ug / dl 14.14 sin ser detectado 14.140 0,283 Sigma T1775 Factores de crecimiento IGF ng / ml 111.00 49.30 61.70 1.23 Thermo Scientific Hyclone
cs FBS gato # SH30068 Sigma I3769 TGF-β ng / ml 12.60 7.30 5.30 0.11 Sigma SRP3170 FGF-2 pg / ml 37.30 32.70 4.60 0.09 Sigma SRP4037 Unidades Sera Humano Fuente Número de catálogo Las citoquinas G-CSF pg / ml 14,7 ± 13,2 N / A PMID: 21774806 Sigma SRP3331 GM-CSF pg / ml 40.9 ± 108,6 Sigma SRP3201 MCP 1 pg / ml 213,5 ± 100,7 Sigma SRP3109 TGF-α pg / ml 3,2 ± 4,0 Sigma T7924

Tabla 1. Ejemplos de intervalos de concentración de seleccione hormonas, factores de crecimiento y citoquinas en el suero de bovino y humano. La diferencia de concentración entre 2% de FBS y 2% CS-FBS representa la cantidad añadida para conseguir concentraciones fisiológicas.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Metástasis tumoral es un proceso de varios pasos. Las células deben romper a través de la membrana basal, intravasate en cualquiera del sistema linfático o de la sangre microvasos, en los que se transporten a sitios distantes. Las células tumorales entonces extravasan y colonizan en un macrometástasis 12. La progresión a través de la epitelial a mesenquimal (EMT), invasión tumoral y la metástasis se ha mejorado por las hormonas esteroides 13,14, factores de crecimiento 15-18, 19-21 y citoquinas. Estas moléculas son tan importantes para hacer frente a la vía de señalización de la progresión del tumor, que el desarrollo de un ensayo para hacer frente a su papel en la posibilidad de invasión tumoral es un paso importante hacia el desciframiento de las vías de señalización intrincados.

Este ensayo de la utilización de suero con carbón vegetal tiene una ventaja sobre los métodos existentes, ya que tiene como objetivo identificar la fuerza motriz a la que las células tumorales están migrando. Un ensayo anterior tieneha publicado el uso de fibroblastos normales de mama primario en cámaras de invasión. En este estudio, los autores utilizaron los medios de comunicación con carbón vegetal y agregar de nuevo el estrógeno en cámaras matrigel que no causan invasión como se esperaba ya que las células no eran tumorigénico. Sin embargo, la presencia de los medios de comunicación de macrófagos acondicionado en la presencia o ausencia de estrógenos incrementó significativamente la invasión y en un grado similar 22. Mientras que este ensayo fue similar que utiliza ensayos de invasión con suero tratado con carbón vegetal en ausencia o presencia de estrógeno, que no era un ensayo de tumor y fue dirigido en el estudio de las interacciones paracrinas entre macrófagos y fibroblastos 22. Otro ensayo utilizado los medios de comunicación con carbón vegetal para mostrar que la adición de bajos niveles de estrógeno aumenta la proliferación de células de cáncer de mama, pero la resistencia causados ​​a inhibidores de la cinasa 23. Nuestro estudio es único en que es un ensayo de invasión aplicable a diversos tipos de células cancerosas diseñados para estudiar laefecto de las hormonas individuales, factores de crecimiento y citoquinas, ya sea solos o en combinación. Además, sujeto a la literatura disponible, hemos determinado las concentraciones de la hormona necesario añadir al suero con carbón vegetal para lograr niveles fisiológicamente relevantes (Tabla 1). La adición del componente individual, "X" en los niveles normalmente presentes en el suero es un parámetro crítico del ensayo. Mientras que este ensayo puede parecer estar limitado por los niveles publicados de hormonas, factores de crecimiento y citoquinas en el suero, el investigador puede usar ensayos de ELISA para determinar los niveles de factores adicionales.

Mientras que el protocolo es específico para el uso de colágeno I, matrigel también podría ser sustituido si el investigador fue consistentemente utilizando esa matriz. La razón por la que preferimos utilizar colágeno I es porque es un único componente que se define y es el componente principal de la dermis. Además, utilizamos 75 l de 100 μg / ml de colágeno para hacer la matriz de invasión. Esto también puede ser modificado para lograr los resultados deseados. Lo mejor es optimizar la concentración de manera que un número razonable de células se pueden contar con los filtros. Si las células son altamente invasivo, puede ser mejor usar 100 l de colágeno I para la matriz o para aumentar la concentración de colágeno. Si bien esta técnica puede ayudar al investigador obtener información importante, que sólo es útil si las células tumorales están invadiendo hacia un quimioatrayente que se elimina por el carbón desmonte del suero. Si no hay ninguna diferencia entre los resultados para el control y el suero con carbón vegetal, a continuación, el ensayo no sería vale la pena. El ensayo también se ocupa de los resultados para quimioatrayentes individuales, así como supresores de la quimiotaxis. Además, en la comparación de resultados posibles (Figura 3), se utilizó la desviación estándar como el nivel de error experimental aceptado para cada experimento. Sin embargo, el val realUES pueden ser determinados por el investigador basado en la desviación estándar o el error estándar y un valor de p significativo.

Además, la información obtenida de este ensayo podría resultar útil en el diseño de inhibidores farmacológicos a ciertas vías de señalización. Por ejemplo, si una o más hormonas, factores de crecimiento y / o citoquinas se encuentra estar implicada en el mecanismo de invasión para una mutación de células tumorales en particular, que un agente farmacológico existente puede ser utilizado o un nuevo fármaco diseñado para inhibir esa vía. El ensayo es también una herramienta eficaz para el estudio de la mutación tumor particular y si alterar el residuo de aminoácido o su posición mantiene la misma afinidad a la quimioatrayente que fue identificado por este ensayo. De este modo, nuestro ensayo ofrece un nuevo enfoque para proporcionar pistas sobre el mecanismo de invasión de células cancerosas y métodos posiblemente para prevenir la invasión tumoral.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
BioCoat Control Inserts with 8.0 µm PET membrane Corning 354578 12 in each of two 24-well plates. PET = polyethylene teraphthalate
Collagen I, rat tail Corning 354236 Source = rat tail tendon, purity = 90%
Fixative; Diff-Quick Thermo Fisher Scientific NC9844047 Methanol-based fixative, hematoxylin/eosin
Fetal bovine serum Life Technologies 16000 Designated as FBS
Charcoal stripped fetal bovine serum Life Technologies 12676 Designated as CS-FBS
Fetal bovine serum Thermo Scientific Hyclone SH30070 Designated as FBS
Charcoal stripped fetal bovine serum Thermo Scientific Hyclone SH30068 Designated as CS-FBS

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Weinberg, R. A. The Biology of Cancer. , 2nd Edition, Garland Science. (2013).
  2. Hanahan, D., Weinberg, R. A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 144 (5), 646-674 (2011).
  3. Hanahan, D., Weinberg, R. A. The hallmarks of cancer. Cell. 100 (1), 57-70 (2000).
  4. Valastyan, S., Weinberg, R. A. Tumor metastasis: molecular insights and evolving paradigms. Cell. 147 (2), 275-292 (2011).
  5. Dang, Z. C., Lowik, G. M. Removal of serum factors by charcoal treatment promotes adipogenesis via a MAPK-dependent pathway. Mol Cell Biochem. 268 (1-2), 159-167 (2005).
  6. Yohay, D. A., Zhang, J., Thrailkill, K. M., Arthur, J. M., Quarles, L. D. Role of serum in the developmental expression of alkaline phosphatase in MC3T3-E1 osteoblasts. J Cell Physiol. 158 (3), 467-475 (1994).
  7. Zucker, S. N., Bancroft, T. A., Place, D. E., Des Soye,, Bagati, B., Berezney, A., R, A dominant negative Cx43 mutant differentially affects tumorigenic and invasive properties in human metastatic melanoma cells. J Cell Physiol. 228 (4), 853-859 (2013).
  8. Fox, E. M., Andrade, J., Shupnik, M. A. Novel actions of estrogen to promote proliferation: integration of cytoplasmic and nuclear pathways. Steroids. 74 (7), 622-627 (2009).
  9. Meierjohann, S., et al. MMP13 mediates cell cycle progression in melanocytes and melanoma cells: in vitro studies of migration and proliferation. Molecular Cancer. 9, 201 (2010).
  10. Smalley, K. S., Haass, N. K., Brafford, P. A., Lioni, M., Flaherty, K. T., Herlyn, M. Multiple signaling pathways must be targeted to overcome drug resistance in cell lines derived from melanoma metastases. Mol Cancer Ther. 5 (5), 1136-1144 (2006).
  11. Both, N. J., Vermey, M., Dinjens, W. N. A comparative evaluation of various invasion assays testing colon carcinoma cell lines. Br J Cancer. 81 (6), 934-941 (1999).
  12. Fidler, I. J. The pathogenesis of cancer metastasis: the 'seed and soil' hypothesis revisited. Nat. Rev. Cancer. 3, 453-458 (2003).
  13. Huang, Y., et al. Epithelial to mesenchymal transition in human breast epithelial cells transformed by 17beta-estradiol. Cancer Res. 67 (23), 11147-11157 (2007).
  14. Huang, Y. H., et al. Thyroid hormone regulation of miR-21 enhances migration and invasion of hepatoma. Cancer Res. 73 (8), 2505-2517 (2013).
  15. Scheel, C., Weinberg, R. A. Cancer stem cells and epithelial-mesenchymal transition: concepts and molecular links. Semin. Cancer Biol. 22 (5-6), 396-403 (2012).
  16. Kojima, Y., et al. Autocrine TGF-beta and stromal cell-derived factor-1 (SDF-1) signaling drives the evolution of tumor-promoting mammary stromal myofibroblasts.Proc. Natl Acad Sci U S A. 107 (46), 20009-20014 (2010).
  17. Maehara, Y., et al. Role of transforming growth factor-β1 in invasion and metastasis in gastric carcinoma. J. Clin. Oncology. 17 (2), 607-614 (1999).
  18. Lu, Z., Jiang, G., Blume-Jensen, P., Hunter, T. Epidermal growth factor-induced tumor cell invasion and metastasis initiated by dephosphorylation and downregulation of focal adhesion kinase. Mol. Cell Biol. 21 (12), 4016-4031 (2001).
  19. Korkaya, H., Liu, S., Wicha, M. S. Breast Cancer stem cells, cytokine networks, and the tumor microenvironment. J. Clin. Invest. 121 (10), 3804-3809 (2011).
  20. Rosen, E. M. The interrogation of HGF-SF with other cytokines in tumor invasion and metastasis. EXS. 65, 301-310 (1993).
  21. Sanz-Moreno, V., et al. ROCK and JAK1 signaling cooperate to control actomyosin contractility in tumor cells and stroma. Cancer Cell. 20 (2), 229-245 (2011).
  22. Fleming, J. M., et al. Paracrine interactions between primary human human fibroblasts enhance murine mammary gland humanization in vivo. Breast Cancer Res. 14 (3), (2012).
  23. Sikora, M.J., V., M.E., M.D., J.M. Mechanisms of estrogen-independent breast cancer growth driven by low estrogen concentrations are unique versus complete estrogen deprivation.Breast Cancer Res Treat. 134 (3), 1027-1039 (2012).

Tags

Medicina Número 98 hormona citoquina factor de crecimiento la migración invasión colágeno cáncer
Un Modificado<em&gt; In vitro</em&gt; Invasión Ensayo para determinar el papel potencial de hormonas, citoquinas y / o factores de crecimiento en la invasión de células del cáncer de Mediación
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bagati, A., Koch, Z., Bofinger, D.,More

Bagati, A., Koch, Z., Bofinger, D., Goli, H., Weiss, L. S., Dau, R., Thomas, M., Zucker, S. N. A Modified In vitro Invasion Assay to Determine the Potential Role of Hormones, Cytokines and/or Growth Factors in Mediating Cancer Cell Invasion. J. Vis. Exp. (98), e51480, doi:10.3791/51480 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter