Waiting
Login processing...

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

Medicine

的肿瘤特异性内皮细胞的分离与培养扩展

Published: October 14, 2015 doi: 10.3791/53072

Abstract

新鲜分离的肿瘤特异性内皮细胞(TEC)可以用来探索肿瘤血管生成的分子机制,并用作体外模型用于开发新的血管生成抑制剂用于癌症。然而,长期鼠内皮细胞(EC)的体外扩增是具有挑战性,因为文化的表型漂移(内皮细胞间质转化),并污染非欧共体。这是为TEC其通过在培养共纯化的成纤维细胞或肿瘤细胞容易outcompeted尤其如此。在这里,高保真的隔离方法,它利用免疫磁珠富集加上菌落筛选和体外扩增的描述。这种方法产生纯乳油级分是完全不含污染基质或肿瘤细胞。它也表明,谱系追踪CDH5 CRE:ZsGreen升/秒/升报告小鼠,与该协议使用本文中所描述,是一种宝贵的工具来验证细胞纯度从这些小鼠孤立欧盟的菌落表现出持久的文化和灿烂的ZsGreen荧光。

Introduction

内皮细胞(EC)是实体肿瘤的发展过程中是至关重要的。从休眠中的肿瘤血管生成开关来传播和远处转移的播种开始,欧共体形成提供血液,氧气管道,和营养,以维持肿瘤生长1。作为最近提出,EC也有灌注无关的功能,并形成一个支持癌症干细胞和其他肿瘤基质细胞2-5的生长利基。因此,高纯度的肿瘤特异性EC(TEC) 进行体外培养允许常规功能研究,将揭示介导肿瘤血管生成和肿瘤细胞串扰新型的分子机制的光。

EC是高度专业化的视原产6的组织。由于不同的肿瘤类型的异质性和肿瘤微环境,TEC也可以显示反映肿瘤特异性专业化ö独特的功能f显示血管。例如,有在TEC中的基因表达签名来自不同类型或肿瘤7,8-牌号分离引人注目变性。然而,频繁的共纯化非欧共体,特别是肿瘤相关的成纤维细胞和肿瘤细胞,与TEC的可混淆的全基因组表达分析。这些不需要的细胞类型是依赖于长期 TEC培养体外扩增研究,特别是有问题的。

这里介绍的是,始终从生产肿瘤和其他组织的纯EC文化高保真方法。继欧盟分数和去除共纯化的非欧共体的免疫柱富集,一个额外的克隆环一步捕捉到纯粹的欧共体殖民地使用9。各菌落可以在培养物中多次传代而不会污染非EC中的出现进行扩展。这种方法也产生多重EC克隆从单一孤立的过程,这是理想的内切的研究thelial异质性。另外,它表明,CDH5 CRE:ZsGreen升/秒/升报告小鼠是一种有价值的工具,用于产生“命运映射”和擦掉标记EC其中保持ZsGreen荧光培养10。有了小幅调整方案,这种方法应该适应不同的肿瘤类型或正常组织。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

以下协议进行根据实验动物医学系在北卡罗莱纳大学教堂山分校制定的准则。

1.准备以下材料和试剂开始之前

  1. 通过补充400毫升低葡萄糖制备乳油媒体(1克/升D-葡萄糖或LG)的Dulbecco氏改良Eagle氏用50ml热灭活的胎牛血清,将50ml的Nu-血清IV,加入5ml抗菌 - 抗霉菌培养基(DMEM),和hFGF,血管内皮生长因子,表皮生长因子,R3-IGF-1,和肝素部件从商业试剂盒。
  2. 制成500毫升之FACS缓冲液(0.5%BSA和2mM EDTA的PBS);过滤通过无菌0.22微米的过滤杯。
  3. 消毒或消毒解剖板。
  4. 消毒清扫针,手术剪,和解剖。

2. EC隔离(第1天,约5小时)

  1. 安乐死小鼠与二氧化碳或其它方法兼容机智小时机构动物护理和使用委员会(IACUC)政策。
    注:在大小不同的多个乳腺肿瘤(5 - 直径15mm),在一个单一的转基因小鼠可能发展,如C3标签,一定要收获所有的人都对TEC隔离。如果使用的是肿瘤的原位移植的小鼠,池二点五十八1厘米3的肿瘤为一个单一的EC隔离。在这里,我们使用乳腺肿瘤作为示范,但协议可以被修改为其它类型的肿瘤。
  2. 通过喷洒或擦拭鼠标腹侧与足量的75%V / V乙醇消毒鼠标。
  3. 切除肿瘤的一对使用无菌技术在无菌罩或超净工作台剪刀和解剖的。
    1. 伸出和引脚小鼠的四肢在解剖板。让中线腹侧切开用剪刀无需打开腹膜。皮肤并朝向乳腺肿瘤,其中位于腹膜之间解剖横向。不要打开腹膜。
    2. 消费税只能从乳腺肿瘤组织,离开了正常乳腺的利润。仔细修剪过的非肿瘤组织如皮肤和肌肉,然后将解剖的肿瘤在锥形管中,冰上静置30 ml的LG-DMEM中。
  4. 把肿瘤样本,以组织培养罩; 2次 - 用无菌LG-DMEM 1洗净组织。
  5. 从锥形管到无菌组织培养培养皿转移的肿瘤,在盘中加2ml LG-DMEM中,并剁碎有一对无菌剪刀成片<5毫米。
  6. 添加5胶原酶毫升(股票= 2毫克/毫升在Hank氏平衡盐溶液,在下文HBSS)中,1毫升分散酶(股份=在HBSS 2.5 U / ml)和75微升脱氧核糖核酸酶(股份= 1mg / ml的在PBS中)放入培养皿。总成交量为现在〜10毫升
  7. 从培养皿转移胶原酶/组织混合于组织离解器管和在组织离解器60秒运行两次(预先设定的离解公关ogram的离解:1270总发每运行)。孵育在37℃下振荡光在振荡器上75分钟。
  8. 过滤通过100微米的细胞过滤消化的组织在一个50ml锥形管中。冲洗过滤用5ml FACS缓冲液洗任何剩余的细胞。旋在280×g离心5分钟,小心地吸出上清液,而不干扰细胞沉淀。
  9. 稀释1毫升库存RBC裂解缓冲液(10倍)的9ml无菌水。裂解红血细胞,用10ml的裂解缓冲液(1×),并立即自旋5分钟,在280×g下。注:此步骤可以,如果血少是可见的被跳过。
  10. 重悬在10ml的FACS缓冲液。混合10微升细胞悬浮液与10微升台盼蓝的,并使用血球计数活细胞。
  11. 重悬的细胞在约10 7个细胞/ 100微升。加10微升每100微升细胞悬浮液的FcR块,并在冰上孵育10分钟。
  12. 根据添加大鼠抗小鼠PE标记的CD31抗体。 1冰上孵育10 - 15分钟,并轻弹管偶尔。
  13. 加入10毫升FACS缓冲液到管和旋转,在280×g离心5分钟。小心地取出上清液,并用5毫升FACS缓冲液再清洗细胞沉淀。离心以沉淀细胞。吸上清而不会破坏细胞沉淀。
  14. 根据2加入FACS缓冲液和抗PE微珠冰上孵育10 - 15分钟。弗里克管偶然。
  15. 加入10 mL FACS缓冲液和自旋样品在280×g离心5分钟;用5ml FACS缓冲液和离心再次洗一次。吸上清而不干扰沉淀。
  16. 把体积为300微升FACS缓冲液。通过35微米的细胞过滤皑皑管5分钟旋转280×g的。使用2管和更大的体积,如果需要的。
  17. 设置磁性multistand和磁列在罩,一柱连接到分离器和平衡柱用2ml FACS缓冲液。
  18. AspiratE中的上清,重悬在0.5细胞沉淀 - 1毫升FACS缓冲液。
  19. 通过平衡的磁列通过细胞悬液。
  20. 用2ml FACS缓冲液洗涤柱3次,并在一个15毫升管(FT级分)收集流过(FT)。
  21. 取柱关闭隔板和用2ml FACS缓冲液洗脱入另一个15ml试管(洗脱级分)。用柱塞,以确保所有单元都断列。重复洗脱两次用2ml FACS每次缓冲。
  22. 旋洗脱液在280×g离心5分钟。
  23. 去除上清,悬浮颗粒在10毫升EC媒体。
  24. 等分洗脱液级分(〜6毫升)中成10厘米明胶包被的培养皿。对了三片1 立方厘米的肿瘤,板至少在四个板块洗脱细胞。替代地,板洗脱的细胞在不同浓度的多块板例如,种子0.5毫升,1毫升,1.5毫升,和3ml洗脱液为四个板),以确保一t个最低一个板块稀疏接种洗脱细胞。检查附着的细胞的汇合是在〜1%,第二天约1.0 - 2.0×10 5附着的细胞)。
    注:细胞需要被镀稀疏以便乳油菌落可以形成而不被污染的其它细胞类型。
  25. 平板FT分数1个10 cm培养皿,让细胞恢复O / N。检查板为80 ​​- 100%,第二天汇合。冻结向下细胞(-80℃)中在低温管250微升的细胞冷冻培养基,并将它们存储在液氮中的第二天。注意:FT部分可在以后的阶段和/或作为阴性对照为隔离EC克隆的乳油的基因表达分析可用于肿瘤细胞的分离。
  26. 更换介质每2 - 3天。菌落开始形成后7 - 10天。小EC殖民地可以早一日3.标记上盘底部的细尖标记的菌落鉴定。
  27. 刮去非特定的CELLS周围所识别的菌落用无菌200μl的pippet小费。

3.殖民地选择使用克隆环

  1. 更换介质每2 - 3天。 7天 - EC纯度可以通过低密度脂蛋白(DII-AC-LDL)增加约5进行检查。加入50微升的LDL每10 ml的EC平台,孵育3 - 荧光显微镜下检查细胞前4小时。
    注:多个低密度脂蛋白+ EC克隆可以在〜7个一天观察。
  2. 开始收获乳油菌落,当他们到达直径的3 - 5毫米大小。 (选择一个都挤满了小LDL +细胞最好的结果大殖民地。)
  3. 收获前乳油用克隆环,预涂几6孔板用0.5%明胶。抽吸明胶,加2ml EC培养基到每个孔中,并且直到需要保持所述板在培养箱中。
  4. 刮去非欧共体对殖民地的边缘,以确保没有其他类型的细胞将在克隆环内被困。
  5. 使用相差显微镜(4X或10X的目标),轮廓用细尖笔在培养皿底部的含EC的殖民地区。
  6. 用10ml的PBS洗涤板和吸移当离开一个非常薄的层的PBS中的板。 (重要提示:少量(约0.5毫升)的PBS将保持细胞克隆环过程中存活;另外,组​​织粘合剂需要水粘合。)
  7. 选择适当大小的克隆环。用一双解剖镊子拿起一个环,并用10微升枪头均匀涂抹少量的组织粘合剂到克隆环。
    注:组织粘合剂对克隆环只使用少量(〜0.2微升的小环),并确保组织粘合剂分散均匀地绕在底面,以保证良好的密封性。过多的组织粘合剂产生热量,并形成薄膜,可能会杀死细胞。
  8. 放置克隆环比EC殖民地。轻轻按下克隆环粘上里纳克到板。确保殖民地粘合环之前不会干涸。
  9. 立即吸管25微升酶细胞剥离溶液进入克隆环孵育约1分钟或直至细胞松散附着。
  10. 吸管中的细胞克隆环滴加入6孔板含有预热的EC介质的一个孔中。 (重要提示:不要摇晃板分散细胞; EC喜欢在紧张的集群发展。)50洗净的克隆环 - 100微升EC媒体收集尽可能多的细胞成为可能,并且所有洗涤转移到相同的6孔。
  11. 如果在10 cm培养皿一些群体过小的收获,加入10 mL新鲜的媒体,让菌落长出了几天,然后再次重复克隆环的过程。
  12. 生长在6孔板收获菌落直到80 - 100%汇合,并转移到细胞3个孔一个6孔板,扩大它们在10厘米组织培养皿之前。刮去污染物细胞。重复一轮又一轮的克隆环过程(步骤3.5 - 3.10),如果有必要的。保持细胞相对汇合(〜60 - 70%)扩大时。欧盟可能会停止,如果镀过于稀疏增长。
  13. 表征乳油通过FACS,染色,PCR等。注意,语-AC-LDL是荧光灯和与PE或其他荧光抗体用于FACS可能会干扰。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

统代表了总细胞群体中大多数成人组织11只有轻微的一小部分。因此重要的是充分消化收获组织成单细胞悬浮液,以确保从细胞外基质(ECM)和结缔组织的最大释放乳油。根据我们的经验,CD31介导的免疫选择仅提供丰富的,但不是纯统的部分;因此,另一个关键步骤是物理去除使用克隆环图1)EC菌落共纯化非EC和选择/扩张。例如,当CD31富集EC铺板无需进一步菌落筛选,非欧共体增殖迅速和交织,乳油,生产不纯的EC培养物所揭示的语-AC-LDL +和DiI-AC-LDL -种群图2A) 。然而,当列洗脱液接种密度低,欧盟的菌落相对较少的周边非欧共体,这是由SC取出增长强奸用移液器尖端( 图2B)。膨胀菌落的生长和纯度可通过加入语-AC-LDL来进一步监控。小EC菌落可以在〜7天后CD31介导柱富集( 图2B,上图)可以观察到。选择和扩张乳油菌落,语-AC-LDL的后-细胞被消除,细胞群是高纯度的语-AC-LDL +乳油的语-AC-LDL摄取图2B,下图)所指示的。

以测试是否隔离方法能产生一致的结果,从无论是从C 3标签切除乳腺肿瘤衍生的多个克隆(FVB / N C3 1 -tag)小鼠或来自年龄匹配的野生型小鼠FVB正常乳腺中分离和扩大12。每个TEC的和正常EC(NEC)的人口的纯度,然后小心地表征以确保纯度。流式细胞三个独立样品的分析显示出单一的,uniforMED CD31 +群体 ,这是从IgG同种型对照图3A)是不同的。乳油标记物,包括CD31,CDH5(VE钙粘蛋白),CD133和VEGFR2在所有四个EC克隆的mRNA表达进行测试比的小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs),将其用作阴性对照高〜200到7000倍图3B)。正如预期的那样,所有的EC克隆相比,MEF中表达的间充质标记基因COL1A1TAGLN几乎检测不到的水平。免疫荧光染色表明,所有的细胞在有代表性的TEC克隆均匀的CD31 +(图3C)。此外,这些乳油克隆能够形成自发血管样结构体外 ,表明它们保留培养图3D)后内皮功能。

分离方法是使用CDH5 CRE进一步验证:ZsGreen ,ZsGreen(图4A,一个)。肺组织包含EC丰富的作为证明的原则为分离过程( 图4A,B)。 ZsGreen +细胞包含〜总细胞群中的肺匀浆的30%,并得到部分CD31介导的免疫列选择图4B)之后富集。由于CDH5 CRE:ZsGreen L / S / L小鼠携带构酶Cre基因 ,造血干细胞的比例也标有ZsGreen 10。因此,在肺中的实际EC百分比可能比所观察到的〜30%以下。值得注意的是,细胞的约20%的共分离ZsGreen + / CD31 +乳油分别ZsGreen - 图4B)。因为污染这些非欧共体可能持续在培养中,富集的EC人口在此阶段是不适合的研究,进一步需要在体外细胞培养 。但是,在应用克隆环来捕获纯EC菌落后,一个100%纯ZsGreen +群体得到可以进一步扩大培养( 图4C和4D)。

图1
图1.流程图和欧共体分离过程概述。

图2
图2.语-AC-LDL辨EC从活培养污染性非欧共体(一)第一阶段的对比度和显示EC荧光图像和共分离的非欧共体没有EC菌落克隆形环的选择。 ( 二)相衬和EC殖民地在隔离的不同阶段荧光图像。虚线标记boundari语-AC-LDL + EC的ES和周围污染的细胞。白色箭头指示非欧盟的EC殖民地,应与枪头被删除之外。比例尺代表100微米。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3
图3.克隆环和非欧共体的物理去除生产纯和功能长期EC文化。(A)代表FACS点图不同的EC克隆的CD31染色。显示三个有代表性的样本。开放的黑色矩形中的每个情节勾勒出CD31 +群体。一个IgG同种型被用作阴性对照。 二)测量选定NEC和TEC克隆内皮细胞的基因表达。 endothel的mRNA水平胶质基因CD31,CD133,CDH5,和 VEGFR2表达相对于那些小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs),和间充质基因COL1A1TAGLN的mRNA水平表示为相对于这些NEC-1。 (C)的一个扩大的TEC克隆的代表性免疫荧光染色。 CD31表示在绿色和细胞核染成蓝色与4'6'二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)。 ( 四)管形成由镀在基底膜不同的EC克隆代表性的图像。比例尺代表100微米。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4
图4. EC从CDH5 CRE隔离:ZsGreen L / S / L 小鼠保持辉煌ZsGreen荧光文化一)内皮细胞谱系追踪鼠标CDH5 CRE:ZsGreen L / S / L携带由CDH5诱导CRE由欧盟表达了两侧装接loxP ZsGreen转基因。 (一)肺组织从CDH5 CRE:ZsGreen升/秒/升的小鼠收获和消化了EC隔离。 (二)CDH5 CRE的代表形象:ZsGreen L / S / L小鼠肺组织。 ZsGreen(绿色)标签内皮细胞和细胞核用DAPI(蓝色)。 (B)FACS斑点印迹表示ZsGreen +细胞之前(中图)的百分比和后(右面板)从一个CDH5 CRE的均质肺组织中的CD31介导柱富集:ZsGreen 升/秒/升的鼠标。未染色的野生型(WT)肺匀浆(左面板)用作阴性对照的门控。大型开放式矩形表示ZsGreen -细胞S和小开矩形表示细胞双阳性的ZsGreen(FL1-H信道)和CD31(FL2-H通道)。 ( 三)FACS直方图显示,ZsGreen + EC(绿峰) 体外培养后100%纯。一个ZsGreen -欧盟人口作为阴性对照(灰色峰值)。 (D)的代表相衬和一个早期ZsGreen +乳油菌落荧光图像和膨胀ZsGreen +乳油菌落。比例尺为100μm。 请点击此处查看该图的放大版本。

细胞数量 FACS缓冲液(μL) CD31-PE抗体(微升)
1×10 7个 100
2×10 7个 200 6
3×10 7个 300 7
4×10 7个 400 8
5×10 7个 500 9
6×10 7个 600 10

所需的不同的细胞数表1 PE标记的抗CD31抗体卷。

<TR>
细胞数量 FACS缓冲液(微升) 抗PE磁微珠(微升)
1×10 7个 80 20
2×10 7个 160 40
3×10 7个 240 60
4×10 7个 320 80
5×10 7个 400 100
6×10 7个 480 120

所需的不同的细胞数表2.抗PE微珠卷。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

由于获 ​​得纯TEC初级培养物,许多体外研究替代TEC与市售的EC系或原乳油例如人脐静脉EC(HUVEC)13的困难。然而,从正常组织这些EC人群可能只能作为TEC从正常的同行明显不同的代理。例如,TEC表型上和功能异常在体内和一些这些异常可能是可透射体外 14-18。 TEC有异常生长,迁移和分化的能力,并与CD31 +肿瘤细胞可能聚结形成血管样结构16,19,20。可以选择使用培养的TEC或激光捕获显微切割肿瘤血管的研究表明,从正常EC的基因表达,细胞遗传学和表观遗传学型材12,18,21-23的TEC偏离。尽管深化肿瘤血管生成的认识,在过去采用原代培养TEC的几十年中,很少有功能和机理的研究是可用的。

EC是从人脐静脉隔离在20世纪70年代初24。随后的隔离和微血管EC的其他人类和小鼠组织培养提供了有力的工具,既卫生和疾病25-28调查内皮功能。最乳油分离方案涉及三个主要步骤:获得机械解离或酶消化后的单细胞悬浮液,标记EC与缀合到一个荧光团或磁珠内皮特异性抗体,并使用细胞分选富集欧共体人口或磁列。然而,小鼠EC,特别是从肿瘤中分离,已经证明,很难由于可行EC和其他细胞类型的频繁污染,包括肿瘤细胞和成纤维细胞的产率低。此外,欧盟体外的表型漂移到我senchymal样细胞(内皮至间质转变,EndMT)构成了EC的从正常组织,肿瘤和重新编程的前体长期培养一个额外的挑战。

期间TEC隔离的主要挑战是污染的肿瘤细胞,这很容易outcompete通常出现后〜7的增长较慢的EC菌落 - 10天培养。此外,通常使用的选择标记物用于分离乳油是CD31被大量表达在血管内皮细胞也标志着造血细胞,在某些情况下,肿瘤细胞亚群20,30。此外,虽然丰富了EC,CD31介导的免疫列选择不能删除每一个污染的细胞,可以最终接管EC文化历经数代。通过增加一个克隆环的步骤,一个是能够​​选择并展开纯粹的克隆来源的EC人群是免费的,这些污染的细胞类型。第二个挑战是长期的主纯欧共体tenance没有推广EndMT的。发生EndMT开发期间,可以在血管功能障碍被概括,并且常见于培养的EC(特别是在TGFβ存在)31-33。为了尽量减少EndMT,去除污染的细胞可以用作源的TGFβ,保持培养物在高密度,并保持高浓度的bFGF在媒体在任何时候。因为我们最近所示,bFGF的必须维持EC规范,因为它的拮抗平滑肌肌动蛋白(一个EndMT标记物)34的TGFβ-驱动的表达。

使用这种方法,EC中隔离从一个“命运映射”报告小鼠也显示。这些小鼠中的研究,其中活体成像,需要35特别有用。虽然造血细胞的一些标记可能发生在CDH5 CRE:此处使用ZsGreen 升/秒/升的小鼠,这种模型提供了一个相对快速和容易的方法,用于产生流感orescent乳油体内。另一种乳油谱系标记模式是他莫昔芬诱导的小鼠(CDH5 CRE / ERT2)越过与两侧装接loxP记者小鼠品系(ZsGreen 升/秒/升 ),将有EC忠实地和不可逆标记36,37 。从诱导表达Cre小鼠荧光EC还可以使用FACS或使用我们描述本文的方法纯化。

EC是在不同的血管床和“内部容器”异质异构欧盟之间在同一容器38,39中可能也存在。此外,EC中的层次结构的不同增殖潜能在EC种群从静脉分离已观察,并克隆EC的一小部分可以传代超过40次群体倍增40。因此,此处所描述的方法的局限性包括:1)可能的选择驻留在血管壁这些高度增殖EC中;只有一个规范的和2)富集从动脉,静脉,毛细血管或衍生IFIC血管亚型,其可以产生克隆不完全代表体内总人口统。然而,由于多个克隆的亚群可以从一个分离步骤来获得,该方法可以是乳油异质肿瘤和其他组织12中存在的功能性和遗传分析是有用的。两者合计,这里介绍的是生产纯EC殖民地缺乏污染的非欧共体的EC分离方法。分离出的细胞应该是在体外功能研究,全基因组表达谱,以及控制肿瘤血管生成新途径的分子特性非常有用。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Antibiotic-Antimycotic  Sigma-Aldrich A5955
Dulbecco's Modified Eagle's medium (1 g/L D-glucose) (LG-DMEM) Gibco 11885-084
EGM-2 Bullet Kit  Lonza CC4176 Not all components used
Fetal bovine serum (Hyclone) Thermo Scientific SH30071.03 Heat inactivated at 56 °C for 30 min
Nu-Serum IV Corning CB-51004
Hank's Balanced Salt Solution (HBBS) Gibco 14175-095
Phosphate-buffered saline (PBS) Gibco 14190-144
FACS buffer  0.5 % BSA and 2 mM EDTA in PBS, filtered through a 0.22 μm filter
75% v/v ethanol for disinfection
Anti-PE microbeads  Miltenyi Biotech 130-048-801
Bovine serum albumin (BSA) fraction V, 7.5% Gibco 15260-37
Cell freezing media (Bambanker) Wako Chemicals 302-14681
Collagenase type II   Worthington Biochemical LS004176 Make stock concentration 2 mg/ml in HBSS
Deoxyribonuclease I (DNase) Worthington Biochemical LS002004 Make stock concentration 1 mg/ml in PBS
Dil-Ac-LDL Biomedical Technologies BT-902
EDTA, 0.5M, pH 8.0 Cellgro 46-034-CL
Enzymatic cell detachment solution (Accutase) Sigma-Aldrich A6964-100ML
Gelatin, 2% in water, tissue culture grade Sigma-Aldrich G1393-100ML Dilute in PBS to make 0.5% gelatin solution
Mouse FcR Blocking Reagent  Miltenyi Biotech 130-092-575
Neutral protease (Dispase) Worthington Biochemical LS02104 Make stock concentration 2.5 U/ml in HBSS
PE-rat anti-mouse CD31 antibody BD Pharmingen 553373
RBC lysis buffer (BD Pharm Lyse) BD Pharmingen 555899
Sterile water
Trypan blue, 0.4 %  Life Technologies 15250-061
10 mm tissue culture dishes Corning
15 ml conical tubes (sterile) Corning
50 ml conical tubes (sterile)  Corning
6-well tissue culture plates Corning
Tissue-dissociator tubes (gentleMACS) C tubes)  Miltenyi Biotech 130-093-237
Cell Separator  (MidiMACS) Miltenyi Biotech 130-042-302
Cell strainer 100 μm  Corning 352360
Cloning rings (assorted sizes) Bel-Art Products 378470000
Cryotubes Thermo Scientific
Dissecting board Sterilize or disinfect with 75% v/v ethanol before use 
Dissecting forceps and scissors Sterilize before use 
Dissecting pins 2" Sterilize before use 
FACS tubes with 35 μm filter cap Corning 352235
Filter cup (Stericup, 0.22 μm) Millipore SCGPU05RE
Fine-tip marker
Hemocytometer
LS Columns Miltenyi Biotech 130-042-401
Magnetic Multistand Miltenyi Biotech 130-042-303
Tissue adhesive (Vetbond) 3M 1469SB
Centrifuge Eppendorf 5810R Or a centrifuge with similar capacity for 15 ml and 50 ml conical tube centrifugation
Tissue culture hood
Tissue dissociator (gentleMACS) Miltenyi Biotech 130-093-235 Preset program "m_impTumor_01" used for tissue dissociation 
Liquid nitrogen freezer
Microplate or rotary shaker
Phase contrast light microscope

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Folkman, J. Anti-angiogenesis: new concept for therapy of solid tumors. Ann. Surg. 175 (3), 409-416 (1972).
  2. Butler, J. M., Kobayashi, H., Rafii, S. Instructive role of the vascular niche in promoting tumour growth and tissue repair by angiocrine factors. Nat. Rev. Cancer. 10 (2), 138-146 (2010).
  3. Franses, J. W., Baker, A. B., Chitalia, V. C., Edelman, E. R. Stromal endothelial cells directly influence cancer progression. Sci. Transl. Med. 3 (66), 66ra5 (2011).
  4. Calabrese, C., et al. A perivascular niche for brain tumor stem cells. Cancer Cell. 11 (1), 69-82 (2007).
  5. Beck, B., et al. A vascular niche and a VEGF-Nrp1 loop regulate the initiation and stemness of skin tumours. Nature. 478 (7369), 399-403 (2011).
  6. Aird, W. C. Endothelial cell heterogeneity. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2 (1), a006429 (2012).
  7. Dudley, A. C. Tumor endothelial cells. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2 (3), a006536-a006536 (2012).
  8. Aird, W. C. Molecular heterogeneity of tumor endothelium. Cell Tissue Res. 335 (1), 271-281 (2009).
  9. Voyta, J. C., Via, D. P., Butterfield, C. E., Zetter, B. R. Identification and isolation of endothelial cells based on their increased uptake of acetylated-low density lipoprotein. J. Cell Biol. 99 (6), 2034-2040 (1984).
  10. Zovein, A. C., et al. Fate tracing reveals the endothelial origin of hematopoietic stem cells. Cell Stem Cell. 3 (6), 625-636 (2008).
  11. Beijnum, J. R., Rousch, M., Castermans, K., van der Linden, E., Griffioen, A. W. Isolation of endothelial cells from fresh tissues. Nat. Protoc. 3 (6), 1085-1091 (2008).
  12. Xiao, L., Harrell, J. C., Perou, C. M., Dudley, A. C. Identification of a stable molecular signature in mammary tumor endothelial cells that persists in vitro. Angiogenesis. 17 (3), 511-518 (2014).
  13. Beijnum, J. R., et al. Gene expression of tumor angiogenesis dissected: specific targeting of colon cancer angiogenic vasculature. Blood. 108 (7), 2339-2348 (2006).
  14. McDonald, D. M., Choyke, P. L. Imaging of angiogenesis: from microscope to clinic. Nat. Med. 9 (6), 713-725 (2003).
  15. Baluk, P., Hashizume, H., McDonald, D. M. Cellular abnormalities of blood vessels as targets in cancer. Curr. Opin. Genetics Dev. 15 (1), 102-111 (2005).
  16. Ghosh, K., et al. Tumor-derived endothelial cells exhibit aberrant Rho-mediated mechanosensing and abnormal angiogenesis in vitro. Proc. Natl. Acad. Sci. 105 (32), 11305-11310 (2008).
  17. Amin, D. N., Hida, K., Bielenberg, D. R., Klagsbrun, M. Tumor endothelial cells express epidermal growth factor receptor (EGFR) but not ErbB3 and are responsive to EGF and to EGFR kinase inhibitors. Cancer Res. 66 (4), 2173-2180 (2006).
  18. Hida, K., et al. Tumor-associated endothelial cells with cytogenetic abnormalities. Cancer Res. 64 (22), 8249-8255 (2004).
  19. Dudley, A. C., et al. Calcification of multipotent prostate tumor endothelium. Cancer Cell. 14 (3), 201-211 (2008).
  20. Dunleavey, J. M., et al. Vascular channels formed by subpopulations of PECAM1(+) melanoma cells. Nat. Comm. 5, 5200 (2014).
  21. St Croix, B., et al. Genes expressed in human tumor endothelium. Science. 289 (5482), 1197-1202 (2000).
  22. Bhati, R., et al. Molecular characterization of human breast tumor vascular cells. Am. J. Pathol. 172 (5), 1381-1390 (2008).
  23. Johnson, C. S., Chung, I., Trump, D. L. Epigenetic silencing of CYP24 in the tumor microenvironment. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 121 (1-2), 338-342 (2010).
  24. Gimbrone, M. A., Cotran, R. S., Folkman, J. Human vascular endothelial cells in culture. Growth and DNA synthesis. J. Cell Biol. 60 (3), 673-684 (1974).
  25. Burridge, K. A., Friedman, M. H. Environment and vascular bed origin influence differences in endothelial transcriptional profiles of coronary and iliac arteries. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 299 (3), H837-H846 (2010).
  26. Zhang, J., Burridge, K. A., Friedman, M. H. In vivo differences between endothelial transcriptional profiles of coronary and iliac arteries revealed by microarray analysis. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 295 (4), H1556-H1561 (2008).
  27. Paruchuri, S., et al. Human pulmonary valve progenitor cells exhibit endothelial/mesenchymal plasticity in response to vascular endothelial growth factor-A and transforming growth factor-beta2. Circ. Res. 99 (8), 861-869 (2006).
  28. Wylie-Sears, J., Aikawa, E., Levine, R. A., Yang, J. -H., Bischoff, J. Mitral valve endothelial cells with osteogenic differentiation potential. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 31 (3), 598-607 (2011).
  29. Ginsberg, M., et al. Efficient direct reprogramming of mature amniotic cells into endothelial cells by ETS factors and TGFβ suppression. Cell. 151 (3), 559-575 (2012).
  30. Sapino, A., et al. Expression of CD31 by cells of extensive ductal in situ and invasive carcinomas of the breast. J. Path. 194 (2), 254-261 (2001).
  31. Maddaluno, L., et al. EndMT contributes to the onset and progression of cerebral cavernous malformations. Nature. 498 (7455), 492-496 (2013).
  32. Cooley, B. C., et al. TGF-β signaling mediates endothelial-to-mesenchymal transition (EndMT) during vein graft remodeling. Sci. Transl. Med. 6 (227), 227ra34-227ra34 (2014).
  33. Garcia, J., et al. Tie1 deficiency induces endothelial-mesenchymal transition. EMBO Rep. 13 (5), 431-439 (2012).
  34. Xiao, L., et al. Tumor endothelial cells with distinct patterns of TGFβ-driven endothelial-to-mesenchymal transition. Cancer Res. 75 (7), 1244-1254 (2015).
  35. Kusumbe, A. P., Ramasamy, S. K., Adams, R. H. Coupling of angiogenesis and osteogenesis by a specific vessel subtype in bone. Nature. 507 (7492), 323-328 (2014).
  36. Wang, L., et al. Identification of a clonally expanding haematopoietic compartment in bone marrow. EMBO J. 32 (2), 219-230 (2012).
  37. Sawamiphak, S., et al. Ephrin-B2 regulates VEGFR2 function in developmental and tumour angiogenesis. Nature. 465 (7297), 487-491 (2010).
  38. Chi, J. -T., et al. Endothelial cell diversity revealed by global expression profiling. Proc. Natl. Acad. Sci. 100 (19), 10623-10628 (2003).
  39. Nolan, D. J., et al. Molecular signatures of tissue-specific microvascular endothelial cell heterogeneity in organ maintenance and regeneration. Dev. Cell. 26 (2), 204-219 (2013).
  40. Ingram, D. A., et al. Vessel wall-derived endothelial cells rapidly proliferate because they contain a complete hierarchy of endothelial progenitor cells. Blood. 105 (7), 2783-2786 (2005).

Tags

医药,第104,肿瘤血管生成,内皮细胞,肿瘤微环境,内皮细胞分离,内皮 - 间质转变
的肿瘤特异性内皮细胞的分离与培养扩展
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Xiao, L., McCann, J. V., Dudley, A.More

Xiao, L., McCann, J. V., Dudley, A. C. Isolation and Culture Expansion of Tumor-specific Endothelial Cells. J. Vis. Exp. (104), e53072, doi:10.3791/53072 (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