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Medicine

造型卵巢癌传播在人类腹腔的器官文化的早期步骤

doi: 10.3791/53541 Published: December 31, 2015

Protocol

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描述的所有研究方案已经由芝加哥机构审查委员会的大学(IRB)审查。知情同意每位患者的术前和研究经芝加哥IRB的大学。生物安全柜型和手套应处理为保护人体组织时,减少污染细胞的危险中。

1.隔离小学未转化的基质细胞与文化

  1. 人体组织收集和准备。
    1. 获得人网膜,2厘米3,腹部手术过程中移除的样本,并立即浸入组织在RT中的磷酸盐缓冲盐水(PBS)(图2A)。一块网膜3厘米×2cm的一般得1万小学人类间皮细胞(HPMC)和20万人类纤维原细胞或正常网膜成纤维细胞(NOF)。
    2. 降速的PBS将组织浸渍于0.5×g离心3分钟尽快后收集(<2小时的PBS),并在50ml锥形管中的组织转移到新鲜的20个ml的PBS中。通过在一个直径为15厘米,无菌培养皿图2B)手术刀切碎切碎组织成5毫米3块
  2. 原代人腹膜间皮细胞分离8
    1. 以分离的HPMC,转移组织糜到50ml锥形管中,并等待1分钟为固体片浮到顶部 (图2C&D)。 HPMC和红血细胞(RBC)将存在于底部的液体。使用移液管从管的底部,并进入一个新的锥形管中除去液体。旋液向下0.5 XG的3分钟,并吸从HPMC /红细胞沉淀上清。
      1. 重复这个过程三次:加20毫升的PBS到组织糜,让组织上升,从一个吸管,进入HPMC / RBC管底部去除液体,降速,并取出上清。毕竟自旋完成并且将上清液吸出,将丸粒将包含HPMC和RBC。
    2. 板的所有单元从沉淀成75厘米2烧瓶中15充满生长培养基毫升(含10%胎牛血清[FBS],1%的MEM维生素[93毫克/升],1%的MEM非必需氨基酸[81.4毫克/升],1%青霉素链霉素[青霉素 - 链霉素,100U / ml青霉素和100μg/ ml链霉素])。
    3. 执行二次PBS洗分离另外的间皮细胞。
      1. 对于二次PBS洗涤,摇动剩余的固体组织在200rpm,37℃下在20毫升PBS中10分钟,然后等待1分钟为组织浮到顶部。除去从管的底部的液体进新管中,离心,在0.5×g离心3分钟,吸出上清液。
      2. 板上的所有的HPMC / RBC从二级PBS洗涤,并在单独的75cm 2的烧瓶在15毫升完全培养基中。
    4. 要排除任何ř通过体积的PBS溶液:emaining HPMC,摇动组织糜在200rpm,37℃度10分钟在20毫升1:1的0.25%胰蛋白酶的25mM EDTA中。允许组织上升,收集液体在试管的底部到一个新的50ml管中,和自旋向下在0.5 GX 3分钟。
      1. 吸出上清液和板块全部HPMC / RBC在一个单独的75cm 2的烧瓶在15毫升完全培养基中。
    5. 培养在37℃和5%CO 2在加湿环境中铺板的细胞。饲料铺板的细胞中加入15ml充满生长培养基上天3和5不除去用过的培养基。 HPMC可分裂前5-7天培养。
      1. 使用在所有的实验低传代HPMC(最多2代),以尽量减少去分化原来的表型和修改。最好是使用宽视场显微镜用塑料微分干涉对比功能,或相差capabilitie 4-20x物镜20倍的目标秒(在显微镜相衬滤波器)用于取细胞的所有图像,和10x物镜()在明场来分析免疫组织化学3,3'-二氨基联苯胺(DAB)染色。
    6. 确认HPMC是立方形,并进行免疫组化8( 图3A,C,E)表达细胞角蛋白8和波形。
  3. NOF隔离8
    1. 制备出10毫升胶原酶III型溶液(10倍)证券的通过组合1:1:100×青霉素 - 链霉素的1:1混合物:胶原酶III型的1500个活性单位/毫升:透明质酸酶在PBS 714单位活性/毫升。
    2. 在10ml的10倍胶原酶III型溶液稀释于无血清培养基(DMEM,用1%的MEM维生素[93毫克/升]摇动剁碎网膜组织后保留的HPMC隔离在200rpm,37℃进行6小时, 1%的MEM非必需氨基酸[81.4毫克/升],1%青霉素链霉素[青霉素 - 链霉素,100U / ml青霉素和100μg/ ml链霉素])。消化的组织的外观不透明,并且可以具有一些纤维碎片图2E)。
    3. 离心溶液含有NOF细胞 在悬浮液中,在0.5×g离心3分钟,在室温,吸出上清液和板在75厘米2烧瓶中的沉淀在13ml充分生长培养基。
    4. 删除旧的媒体24小时后,用15毫升新鲜完全培养基更换。 NOF可以培养分裂前1-3天。注意NOF的扩散将停止,当细胞达到汇合。
    5. 确认原代人成纤维细胞是平的,细长的细胞和表达波形蛋白,但不通过进行免疫组化8角蛋白8(3B,D,F)。使用低传代诺夫的实验(最好3代之前),以尽量减少去分化 与原始表型的修饰。使用宽视场显微镜用塑料DIC能力20倍的目标采取细胞的所有阶段图像,而在明场一个10倍的目标,分析免疫组化DAB染色。

2.电镀的器官文化8

  1. 从75厘米培养瓶中通过用10ml的PBS,接着毫升0.25%胰蛋白酶3/25毫摩尔EDTA不超过5分钟,漂洗释放NOF。中和胰蛋白酶具有完全生长介质中的至少3倍的体积。
  2. 转移胰蛋白酶的细胞到50ml锥形管中,离心,在0.5 GX 3分钟。除去上清液,并在5毫升完全培养基带来电池备份。使用细胞计数器计数从培养烧瓶中回收细胞。
  3. 稀释细胞在全生长培养基的适当体积到板每100微升2,000-4,000 NOF到黑色,透明底的96孔板。电镀前加入0.5微克/ 100微升鼠尾I型胶原的细胞混合物。让细胞在37℃,坐在5%CO 2在加湿环境中至少4小时,或直至细胞附着在板表面上。
  4. 从利用在步骤2.1和2.2中描述的相同的方法培养瓶中释放的HPMC。稀释细胞在全生长培养基的合适量为板材每50μl10,000-20,000的HPMC在NOF的顶部已经镀有Ⅰ型胶原蛋白在96孔板中。让细胞在37℃,开始实验前坐在5%CO 2在加湿环境至少18小时。
  5. 培养绿色荧光蛋白(GFP)在整个范围内生长培养基-expressing HeyA8卵巢癌细胞。 HeyA8卵巢癌细胞通过表达桡足类cGFP(PCDH-CMV-MCS-EF1)的慢病毒载体表达的荧光标记。 HeyA8卵巢癌细胞应该是在使用的当天(对数生长期)80-90%汇合。从培养板释放细胞和利用在步骤2.1-2.2为原代细胞所描述的相同的方法计数。
  6. 允许卵巢癌细胞完全生长培养基以回收15-20分钟,在37℃下在一锥形管与盖子松松地密封。

3,附着力测定8

  1. 恢复后,通过在0.5×g离心纺丝3分钟沉淀卵巢癌细胞,然后除去上清液和稀释细胞在无血清培养基的适当体积达到50000个细胞/100μl的的浓度。
  2. 倒置96孔板用HPMC / NOF器官型培养以除去用过的培养基,并在无血清培养基中添加100微升癌细胞悬浮液的每个孔中。孵育板在37℃在5%CO 2在加湿环境进行30分钟至4小时。
  3. 倒置96孔板以除去介质和非粘附细胞。使用多管移液器在低功耗仔细,轻轻吸管100微升PBS到每口井,并再次翻转板。重复PBS洗涤一次。
  4. 倒置以除去PBS中,并加入100微升4%多聚甲醛至每个孔中。允许板坐20英里n至固定细胞。 20分钟后,反转板,并添加100微升PBS中。
  5. 需要注意的是井的总荧光可以报告或细胞的数量进行量化。对于定量,一式两份使用HeyA8细胞以1百万个细胞/ ml的浓度的第一板的标准曲线。
    1. 通过停转1百万个细胞,除去培养基,并允许他们坐在在1ml的4%多聚甲醛20分钟使标准曲线。
    2. 自旋细胞再次调出1毫升的PBS(重新计票的细胞,以确认100万/ ml浓度)。板50000,40000,30000,20000,万,5000,1000,和0细胞到每个孔中一式两份,并加入PBS中的50微升每孔的最终总体积。
  6. 底部读取荧光酶标仪(激发= 488纳米,发射= 528纳米)的培养板,比例高的井(标准曲线上50,000)。使用标准曲线计算有多少卵巢癌细胞粘附于organotyp在每个孔中4A-C)的集成电路培养。

4.增殖试验10

  1. 后的卵巢癌细胞恢复(参见步骤2.5和2.6以上),并在0.5×g离心纺丝3分钟沉淀细胞,然后稀释所述细胞中的1%FBS的培养基的适当体积(DMEM有1%FBS,1%的MEM维生素[93毫克/升],1%的MEM非必需氨基酸[81.4毫克/升],1%青霉素链霉素[青霉素 - 链霉素,100U / ml青霉素和100μg/ ml链霉素])来实现4000个细胞的浓度/ 150微升。
  2. 用HPMC / NOF器官型培养倒置96孔板以除去用过的培养基,并在1%的添加150微升癌细胞悬浮液的FBS的介质到每个孔中。孵育板在37℃在5%CO 2在72小时的潮湿环境。
  3. 底上读取天(激发= 488纳米,发射= 528纳米)的荧光读板器一旦培养板,评估相对增殖的细胞。继续测定96小时后,改变培养基在48小时5A-C)。要小心,不要改变介质时(反相板为首选),扰乱文化。

5.侵袭试验8

  1. 电镀前的3D培养,在200μlPBS中添加7.5微克大鼠尾胶原I到一个24孔培养板插入件(8微米孔径)。让平板孵蛋O / N,然后小心翼翼地用吸管直接电镀HPMC / NOF器官文化到胶原蛋白涂层刀片(步骤2,上文)之前删除的PBS。
  2. 制备卵巢癌细胞如在步骤3.1。到板的卵巢癌细胞上的刀片的器官型培养,小心使用吸管从刀片的顶部除去过量的介质。在无血清培养基中加入100μl卵巢癌细胞悬浮液的每个孔中。
  3. 添加750微升全生长培养基到远低于插入物以诱导癌细胞vasion到器官文化。孵育板在37℃在5%CO 2在24小时的潮湿环境。
    注意:卵巢癌细胞侵入器官培养将跨越所述插入并保持在插入件的底侧。
  4. 24小时后,用抓钳插入并简要冲洗在PBS的烧杯中,然后将插入到一个空的好。擦洗每个插入用棉签的两侧的顶部为总共1分钟。迅速将插入到含有每750微升4%多聚甲醛以及一盘。允许每个插入到传送插入到孔中填充有750微升的PBS之前坐在低聚甲醛10分钟。
  5. 查看侵入细胞(粘附并固定到插入件的底部),用显微镜在2.5倍的放大倍率。当整个井是在视野内,调整放大倍数10倍,并采取5张图片,一个靠近中心和1中的井的每个象限,避免采取这一过于接近的边缘图像。按照同样的模式为每口井。
  6. 使用制造商的方案来计算在每个图像单元的数量根据其协议来获得细胞每场,每孔6A-C)的侵入的平均数。

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Representative Results

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器官型培养物组装通过首先混合主人成纤维细胞与I型胶原蛋白,然后与间皮细胞的5倍的数量覆盖该培养。将培养物温育至少18小时,加入前卵巢癌细胞,研究粘附,浸润或增殖。每个测定重复与多个(N = 3-5),从不同的患者和许多井获得3D培养在每种条件下进​​行了测试的粘合(N = 5),增殖(N = 5)和侵入测定(n = 3时) 。卵巢癌细胞附着在三维器官型培养4小时图4)之后,增殖的培养72小时(6倍HeyA8细胞倍增时间)(图5)后,和24小时图6)之后入侵。 HeyA8卵巢癌细胞的粘附,增殖和侵袭是整合素依赖性的( 图4-6)。具体而言,RGD多肽和阻塞antibodies〜α5整合素,β1整合素和 αvβ3整合素抑制卵巢癌细胞附着在体培养,而RAD肽,对照抗体和β4整合素抗体没有( 4)10。在增殖实验中,RGD肽和封闭抗体,以α5 -和β1整合素的器官培养抑制卵巢癌细胞增殖,而RAD肽,对照抗体 αvβ3整合素抗体和β4整合素抗体没有( 图5)。在侵袭测定中,RGD肽和阻断抗体对α5 -和β1整合素抑制,而 αvβ3整合素抗体通过三维器官型培养增强卵巢癌细胞侵袭。在RAD肽,对照抗体和β4整合素抗体不影响侵袭图6)。很少,这些测定将未解释的,α5整合素阻断抗体时相比对照抗体不会抑制粘附,增殖或侵袭)。以前,我们已经发现某些器官型培养将在介质或PBS洗涤的过程中检测改变洗去。此外,如果在卵巢癌细胞死亡或没有回收的足够长的时间从胰蛋白酶消化,以重新表达整联,所述测定法将不起作用。因此,它始终是重要的是有一个阳性和阴性对照在每个试验所以器官型培养和卵巢癌细胞测定的质量进行评估。如这里所示的,RGD肽,α5整合素,β1整合素阻断抗体所有抑制卵巢癌的细胞粘附,侵入和增殖的器官型培养和可作为阳性CON组trols在未来的试验。同样,β4整合素阻断抗体不影响卵巢癌细胞粘附,侵入和增殖的器官型培养,并且可以用作阴性对照在将来测定。

图1
图1.组织学人网膜转移。苏木精和(A)的正常的人网膜(MC,间皮细胞,纤维蛋白原,纤维母细胞,阿迪,脂肪细胞和(B)的卵巢癌网膜转移(蛋氨酸,卵巢癌转移)伊红染色。酒吧面板=长度为100微米。卵巢癌转移模仿早期卵巢癌细胞转移到人类的大网膜表面的三维器官模型(C)示意图。 请点击此处查看版本更大锡安这个数字。

图2
图2.分离初级人网膜细胞。(A)片网膜被收集在手术在PBS中并运送至实验室。将组织沉淀在0.5 xgx 3分钟,并转移至新鲜的PBS。(B)的片网膜被转移到10厘米的培养皿,用PBS洗涤,并且手术刀用于切割网膜小块(0.5厘米3 )。 (CD) 的组织片段是使用25毫升血清吸管收集并转移到50ml锥形管中的HPMC隔离。 PBS被从管中取出和HPMC是从PBS沉淀0.5 XG在37℃。 (MC,间皮细胞,红细胞,红血细胞,纤维蛋白原,成纤维细胞)。(E)NOF从remaini分离孵化与透明质酸酶和胶原酶III型后纳克网膜组织。该图显示了一个6至12小时消化后组织。 NOF由纺纱0.5 XG在室温沉淀。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3
HPMC和NOF图3.表征从网膜组织分离 ,分离自人组织网膜。(A)的间皮细胞(HPMC) (B)的成纤维细胞(NOF)的相衬图像。人类HPMC染色(C),细胞角蛋白8 (E)波形。人类NOF染色(F)波形,但没染色的(D),细胞角蛋白8条= 100微米,适用于所有的面板。ftp_upload / 53541 / 53541fig3large.jpg“目标=”_空白“>点击此处查看该图的放大版本。

图4
图4.卵巢癌细胞粘附于器官型培养是整合素依赖性的。用50000荧光标记的卵巢癌细胞,HeyA8细胞进行(A)的粘合试验中,如在协议部分中描述。在每个孔中的总荧光报道。对照抗体是鼠IgG。每个条形代表平均值+/-标准误差均值。代表(B)的相位差和卵巢癌的细胞粘附到器官型培养的(C)的荧光图像。酒吧= 100微米,同时适用于板。 请点击此处查看该图的放大版本。

图5
在器官型培养图5.卵巢癌细胞增殖是整合素依赖性的。用4000荧光标记的卵巢癌细胞,HeyA8细胞进行(A)中的增殖测定,如在协议部分中描述。报道的细胞的总数。对照抗体是鼠IgG。每个条形代表平均值+/-标准误差均值。合并后的相衬和对器官型培养卵巢癌细胞增殖在(B)的荧光图像24和​​(C)的96小时。酒吧= 100微米,同时适用于板。 请点击此处查看该图的放大版本。

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图6.卵巢癌侵袭通过器官型培养是整合素依赖性的。用40000荧光标记的卵巢癌细胞,HeyA8细胞进行(A)中的侵袭实验,如在协议部分中描述。报道侵入细胞的数量(通过三维培养移动到插入件的底部)。对照抗体是鼠IgG。每个条形代表平均值+/-标准误差均值。 (B)的相衬和(C)的卵巢癌的细胞通过器官型培养侵入的荧光图像。酒吧= 100微米,适用于所有的面板。 请点击此处查看该图的放大版本。

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Discussion

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成立腹膜微环境的一个器官模型来评估两者的细胞和先天在卵巢癌传播微环境的组件的单独和集体功能(多个)。提供了用于镀敷和自定义三维器官型培养来研究卵巢癌的细胞粘附,增殖和侵袭的具体协议。原代人网膜间皮细胞和成纤维细胞从患者分离并使用在早期通道保持正常形态和患者的变化。在这种模式下,正常成纤维细胞网膜和ECM(通常胶原I型)的分层与伯人腹膜间皮细胞单层。该模型组织学模仿腹膜衬里,使我们重新审视和卵巢癌转移的重要事件包括卵巢癌的细胞黏附,增殖和侵袭8,27。

此前,有限的3D模型有已成立调查与微环境13,14,21-25卵巢癌的互动,而这种3D器官模型是第一个重建腹腔间皮衬里施工。人类网膜从年龄和健康状况不同患者采集的。组织的健康直接影响皮细胞和成纤维细胞的分离技术。相比于组织是比较橙色与目前大小叶(> 5毫米)的健康组织会出现颜色较浅非常小的小叶(1-3毫米)。多数的HPMC在初始PBS中脱落的组织从手术运送到实验室。的健康组织,然而,更有弹性的HPMC是除去,并附加PBS洗涤和1:1的PBS:胰蛋白酶消化可以导致HPMC和NOF细胞的混合培养。在健康组织中,一些HPMC能存活6小时胶原酶消化和消化O / N在1×胶原酶溶液全生长介质建议获得纯NOF文化。注意网膜必须在除去立即放入PBS或没有的HPMC将从组织回收。此外,如果将组织在RT或冰箱内储存在PBS中的时间(> 2小时)的延长期间,可行的HPMC分离的数目显著减少。

采用1:5的比例成纤维细胞间皮细胞的镀敷以模仿成纤维细胞的比率间皮细胞在体内8。要注意的是分离间皮细胞的大小从病人不同而不同病人,这可能需要调整到镀比率是重要的。的一些患者的间皮细胞要小得多;在这些情况下,我们板间皮细胞(20,000)的两倍。此外,原代细胞,总是使用在早期(1-2)通路保留形态。间皮细胞可以是立方形或纺锤形,和立方形间皮细胞变得更为细长因为它们传代,或与来自卵巢癌的细胞或治疗与TGFβ10更多地暴露于条件培养基。

卵巢癌细胞可能附着并穿过间质间皮细胞更有效地侵入比从相同或不​​同的患者的上皮间皮细胞。通常情况下,我们成立了器官培养18小时启动功能检测卵巢癌细胞之前。所述间皮细胞和成纤维细胞再进行培养在一起,更多的时间,他们必须分泌不同的蛋白质,包括ECM蛋白,这可能会影响卵巢癌细胞的行为。另一个重要因素要考虑到当执行这些测定是与增加附着力,侵袭和/或增殖,包括整合酶,蛋白酶,和生长因子相关蛋白的差动增殖率和表达水平,在各癌细胞株或初级人癌症细胞类型。需要在各功能测定与器官培养物使用癌细胞时间和数目对于各癌细胞株或原发性癌细胞的类型进行优化。例如,在所描述的粘附试验,卵巢癌细胞可能是在此期间侵入培养。

显然,这种器官模型不包含在正常腹膜微环境的所有部件,如免疫,内皮,和脂肪细胞。此外,该模型依赖于辅助和主人体组织的可用性,作为主要的细胞只有前三个通道内使用。然而,该模型有很多优点中它的使用人原代细胞和已被证明在转移中发挥重要作用多种细胞类型的掺入。该模型已被用于后,调查在各类型的细胞基因和蛋白调控即,癌细胞,正常间皮或成纤维细胞)共培养。特别是,c-Met的28,MMP-2 9,29,E-钙粘蛋白30,β1整合素10,β3整合素16,α5整合素10,31,和纤连蛋白10在早期转移的角色具有被探索。此外,该模型有扩大,以包括更多的细胞类型,如脂肪细胞6的掺入的潜力。该模型已被修改和小型化以用于高通量筛选,以确定卵巢癌的细胞粘附/侵袭的小分子抑制剂以腹膜微环境27。这种模式的未来应用将包括免疫细胞进入测定法,包括巨噬细胞的机理研究和高通量筛选的掺入。综上所述,器官细胞培养物提供了有用的模型来评价人腹膜微环境和卵巢癌的细胞之间的相互作用,与果阿升阐明的传播和疾病进展的重要分子机制,并确定潜在的治疗目标。

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
1. Isolation and culture of primary cells
PBS Fisher Scientific SH3001304
Single-edged razor blades Fisher Scientific 12-640
15 cm culture dishes BD Biosciences 353025
Glass flask ? ?
Fetal Bovine Serum (FBS) Life Technologies 16000044_3616914956
DMEM with L-Glutamine Corning 10-013-CV
MEM Vitamins Corning 25-020-Cl
MEM Nonessential amino acids Corning 25-025-CI
Penicillin-Streptomycin Corning 30-002-CI
Shaker  Thermo-Fisher MaxQ 4450
Centrifuge Eppendorf 5702
Incubator Thermo-Fisher Forma Series II Water Jacketed CO2 Incubator Model 3100
Trypsin EDTA, 1x (0.25%) Corning 25-053-CI
Hyaluronidase Worthington Biochemical LS002592
T-75 Flasks BD Biosciences 353136
T-175 Flasks BD Biosciences 353112
Pipet tips Rainin P2, P10, P20, P200 and P1000
Pipet tips Corning Filtered tips P2, P10, P20, P200 and P1000
Name of Reagent/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
2. Plating 3D culture
Cell Counter Invitrogen Countess
Countess Cell Counting Chamber Slides Invitrogen C10313
Trypan Blue Stain (0.4%) Gibco 15250-061
Collagen Type I (Rat Tail) BD Biosciences 354236
96 well plate, clear bottom, black BD Biosciences 353219
Name of Reagent/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
3. Adhesion assay
Multichannel pipet Eppendorf Xplorer 300
Paraformaldehyde solution 4% in PBS Santa Cruz Biotechnology sc-281692
Plate reader Molecular Devices Minimax
Name of Reagent/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
5. Invasion assay
Cell Culture Inserts (8um, 24-well) BD Biosciences 353097
Cotton swabs Q-tips cotton swabs
Microscope Zeiss Axiovert 200m
Cell Profiler public domain
24 well plate BD Biosciences 353047
Name of Reagent/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
6. Antibodies
Anti-Integrin αVβ3 Antibody, clone LM609 EMD Millipore MAB1976
Beta 1  Oncosynergy OS2966
Alpha 5 [CD49e] ID Pharmingen 555615
Beta 4 [CD104] EMD Millipore MAB 2058

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References

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造型卵巢癌传播在人类腹腔的器官文化的早期步骤
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Peters, P. N., Schryver, E. M., Lengyel, E., Kenny, H. Modeling the Early Steps of Ovarian Cancer Dissemination in an Organotypic Culture of the Human Peritoneal Cavity. J. Vis. Exp. (106), e53541, doi:10.3791/53541 (2015).More

Peters, P. N., Schryver, E. M., Lengyel, E., Kenny, H. Modeling the Early Steps of Ovarian Cancer Dissemination in an Organotypic Culture of the Human Peritoneal Cavity. J. Vis. Exp. (106), e53541, doi:10.3791/53541 (2015).

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