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Cancer Research

肺組織に腫瘍のセルの視覚化を循環させるため肺植民地化アッセイの確立

Published: June 16, 2018 doi: 10.3791/56761

Summary

血中循環がん細胞 (Ctc) がん転移中に肺を植民地化を促進する上での役割を解読する動物モデルです。ここでは、私たちが設立され、正常に実行体内法を具体的にテスト肺植民地化の Ctc の高分子フィブロネクチン (polyFN) アセンブリの要件。

Abstract

転移は癌死の主要な原因です。血中循環がん細胞 (Ctc) Ctc によって肺を植民地化が非常に初期の肺転移過程に貢献、がん転移を促進する上での役割を積極的に検討されている.そのため、動物モデルが完全全身転移プロセスをキャプチャする唯一の方法です。体内の肺植民地化アッセイを設けて血管漏出する Ctc の貢献を調べるため実験的デザインの以前に問題が発生したことを考える長期的蛍光セル-トレーサー、carboxyfluoresceinサクシニミジルエステル (CFSE) が中断された腫瘍細胞をラベルに使用した、閉じ込められた Ctc 以外特に肺の除去、共焦点イメージングと定量前をクリアする肺灌流を行った。CTC 表面組み立てられた高分子フィブロネクチン (polyFN) は、転移性腫瘍組織の最終的な確立で肺を植民地化を仲介する発見されています。ここでは、特に肺の植民地化および血管外漏出の Ctc で polyFN アセンブリの要件をテストするため短期を行った肺植民地化アッセイを中断ルイス肺癌細胞 (Llc) (shFN) の FN-shRNA を安定に発現するかスクランブル shRNA (shScr) と 20 の前にラベルが付いた CFSE の μ M は c57bl/6 マウスに静脈内接種しました。マウス肺を植民地化する shFN LLC 細胞の能力は shScr LLC 細胞と比較すると大幅減少したことを実証します。したがって、この短期的な方法論が広く適用特に肺を植民地化する循環内で Ctc の能力を発揮する可能性があります。

Introduction

転移癌死1,2の主要な原因であります。主な組織由来腫瘍細胞懸濁液の循環を入力し、彼らの前に様々 な血行性課題、例えばアノイーキス、免疫の攻撃および血圧や幾何学的な制約からせん断応力に起因する損害を生き残る遠隔臓器転移3,4,5,6の成功を口述の重要なステップを植民地化することができます。そのため、積極的な努力は現在循環腫瘍細胞 (CTCs) を特徴付けると腫瘍悪性度、転移、がん患者7,8の生存率とこれらの特性を関連付けることで行われています。,9. がん転移のプロセスは特に体内イベントを示しています、動物モデルは転移1011,12 の完全全身プロセスをキャプチャする唯一の方法.

CTCs 遠隔臓器1,2の植民地化を含む複数の携帯電話イベントを介して転移腫瘍組織になります。ただし、最も一般的に使用される転移アッセイ13,14,15は遠隔臓器の CTC を植民地化を観察する方法を行いません。したがって、CTC の植民地化の可視化のため体内の分析設計が急務します。いくつか体内体外の短い用語肺植民地化の試金に設計されている、問題および不利な点のまま。例えば、緑色蛍光タンパク質 (GFP) をしながらの試金の過剰発現の腫瘍細胞は、これらに使用されている22,23, 安定 transfect し、十分な GFP の蛍光強度の下で腫瘍細胞クローンの作成にかかる時間顕微鏡。同様が長期細胞トレーサー CFSE による腫瘍細胞の一時的な染色は、gfp 発現する腫瘍細胞を置き換えるに雇われている、それは CFSE 分類された腫瘍細胞が接続されているかどうかを判断することは困難または内だけに存在します摘出臓器16,17の血管。

批判的に転移腫瘍組織18,19,20,21,22 の最終的な確立に貢献する高分子フィブロネクチン (polyFN) Ctc の表面上で組み立てが見つかりました.ここでは、短期的には肺の植民地化の試金が中断されたルイス肺癌細胞 (Llc) 安定 FN shRNA (shFN) またはスクランブル shRNA (shScr) を表現し、事前の付いた CFSE c57bl/6 マウスに静脈内接種を行った。2 〜 3 日後マウス肺最初灌リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) 受ける前に血管内の未接続の Ctc を完全に削除する共焦点顕微鏡と肺をくわえて Llc の定量化します。明確に示した肺植民地化 shFN Llc の数と腫瘍結節はあった shScr Llc、実質的に植民地化の Ctc の成長を促進する上で Ctc で polyFN アセンブリの役割を裏付けると比較して大幅に削減、肺。我々 の研究は癌転移における polyFN の役割の検討をさらに保証します。

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Protocol

すべてのマウスの実験は、当研究所 (ケア、NCKU 医科大学実験動物の使用のためのガイド) のガイドラインに従って行われました。

1. 楽器、文化、メディア、料理の準備

  1. 実験的プロトコルを開始する前に取得 (尾静脈注射) を 26 G/0.5 cm の針を用いて 1 mL 注射器滅菌手術用縫合糸、3 mL シリンジ (肺灌流) の 24 G/3 cm 針ダルベッコ変更イーグル メディア (DMEM)、トリプシン EDTA 溶液 (5グラム/L のトリプシンと 0.53 mM)、ウシ胎児血清 (FBS)、1 x PBS (137 mM NaCl、KCl 2.7 mM、10 mM Na2フォー4と 1.8 mM KH2PO4)、6 cm 文化料理。

2. 準備中と懸濁液中に腫瘍細胞の回復

  1. 滅菌ダルベッコ変更イーグル メディア (DMEM) 10% または 20% を含む準備 FBS たて 0.05%、1 x PBS 2 mM L グルタミンを追加およびトリプシン-EDTA。
  2. 10 %dmem で細胞の培養 37 ° C で FBS、培養皿で 70-80% の合流があるまでそれらを育てます。
  3. 2 mL の滅菌 1x PBS で 2 回洗濯に続いて、料理から文化メディア (DMEM) を削除します。
  4. 0.05 %1 mL を加えてトリプシン-EDTA 料理に徹底的にすべてのセルをカバーするため。すぐに 800 μ L のソリューションを削除し、料理にのみ 200 μ L を残します。30 の 37 ° C で料理を孵化させなさい (携帯型) によって 1 分と細胞の大半がサスペンド状態になるまで待機します。
  5. 新鮮な DMEM の 1 mL を追加 10% を含むと精力的にトリプシンの酵素活性を停止するお皿に直接 FB ピペットの細胞懸濁液を上下 1000 μ L ピペット単一細胞懸濁液を準備するとします。
  6. 1.5 mL 遠心チューブにお皿からセルを転送、室温で 3 分間 162 x g 細胞をスピンします。
  7. 上清を吸引し、37 ° C 2 時間の懸濁液で細胞を回転 1.5 mL 20 %fbs、エンド オーバー エンドを含む DMEM で腫瘍細胞を再懸濁します。
    注: 媒体は回復中に黄色に変わったら場合、は、20% を含む新鮮な培地で古い培地を交換政府短期証券。

3. 蛍光染色と Carboxyfluorescein サクシニミジルエステル (CFSE) と懸濁液中に腫瘍細胞の解析

  1. 懸濁液中の細胞回復後、用量を染色する蛍光を滴定の室を数えるノイバウアーのトリパン ブルーと適切な生菌数をカウントし、尾静脈注射。
  2. 3 分の 1 mL にペレット細胞滅菌 1x PBS、162 x g 3 分で室温の遠心分離によって続いて再懸濁します常温 162 x g で細胞をスピンします。
  3. 500 μ L の 10 を含む 1x PBS でペレットの細胞を再懸濁します %fbs と 0、5、10、20、または用量調節の 40 μ M CFSE 37 oC 暗闇の中で 10 分間の細胞懸濁液を孵化させなさいと。
  4. スピン ・ ダウン 3 分間室温で 162 x g でセルと 4 ml の 1% を含む DMEM の小球形にされた細胞を再懸濁します FBS。この洗浄工程を 3 回繰り返します。DMEM 最終的な洗浄のためだけの 4 ml 小球形にされた細胞を再懸濁します。
  5. 尾静脈注射や CFSE 分類された細胞を蛍光活性化細胞のソーティング (FACS) による単一細胞の蛍光強度を定量化するために対象します。
    注: は、FACS 解析や尾静脈注射を実行する前に氷の上細胞を保ちます。

4. 肺植民地化アッセイ

  1. 20 μ m CFSE 分類されるセルを準備 (ステップ 3.1 3.4 を参照)。
    注: 腫瘍細胞、FACS 解析から滴定結果に基づいてラベル付けのため CFSE の作業量を決定する (ステップ 3.3 を参照)。
  2. 4-6 週のツインテールを暖かい-古い男性 c57bl/6 マウス (6 マウス) マウス尾静脈を拡張するためのマウスでごとに 5-10 分のハロゲン ランプを使用。
  3. 徹底的にミックスし、(5 × 106セル/mL の最終的な細胞密度) の細胞懸濁液で任意の気泡を回避 (26Gx1/2) 1 mL 注射器 CFSE 分類された腫瘍細胞を吸引します。
  4. 慎重に 1 を注入 x106 CFSE 分類された腫瘍細胞マウス落で提出する必要がありますマウスの尾静脈に DMEM を 200 μ l 添加します。
    注: 注入中尾静脈の内腔に針を直接配置した場合腫瘍細胞必要があります簡単に配信循環に注射器にハードにプッシュすることがなく。腫瘍細胞をプッシュするは難しいが場合、彼らほとんど挿入されている尾静脈外の皮下組織に。
  5. マウス静脈内 CFSE 分類された腫瘍細胞を受信した 2 つのグループに分ける: 1 つのグループは共焦点顕微鏡に続いて肺灌流を受けるし、肺植民地化アッセイおよび他の 1 の ImageJ 定量化が残される 4 - 5 だけで長期肺植民地における週間の試金します。
  6. 20、38、45 h 以上との時間コースと用量依存の滴定の間に静脈内注入 1 × 106腫瘍細胞はよく受け入れられ、適切な anesthetizer2350 75 mg/kg zoletil 50, 担癌マウスを麻酔します。
    注: 麻酔中の乾燥を防ぐためのマウスの目に獣医軟膏を使用。
  7. 縦外科はさみで皮膚と胸部に腹部から皮下組織を切る。外科はさみと心臓と肺を完全に公開するための鉗子で胸腔内を開きます。
    注: 血管を切断しないように注意ください。
  8. 上大静脈 (SVC) と下大静脈 (IVC) 肺灌灌流液の逆流を防ぐために滅菌手術用縫合糸とを結ぶ。
  9. 肺から灌流液を排出する裂 (約 2-4 mm) を開く手術ハサミで左心室の壁をカットします。
  10. 1x PBS を右心室に 3 mL 注射器で注入し、肺は完全に薄いに赤みを帯びた色からターンまで肺灌一定の吸引、排水ソリューションを削除します。

5. 共焦点顕微鏡イメージングと肺植民地化腫瘍細胞の解析

  1. 胸腔内から今薄い肺を取り外し、外科はさみ鉗子24と気管と結合組織の靭帯の切除によって 5 つの葉。
  2. 肺葉の配置の 2 つの棒の間にスペースを持つ網状テクスチャーを生成する担架のような肺ホルダーに示すよう図 3 bにナイロン縫合糸を巻き約二本の金属棒を用意します。6 cm 皿肺ホルダーをセットします。
    注: 肺ホルダーは、共焦点顕微鏡の対物レンズの下に肺葉を安定させるために使用されます。
  3. ロッジ、肺ホルダーの網状組織、肺葉を修正します。1x PBS で肺葉を湿らすし、カバーします。
  4. 件名記録肺植民地化腫瘍細胞蛍光画像をキャプチャする共焦点顕微鏡に肺のホルダーに肺葉をかくまっている 6 cm 培養皿です。
  5. イメージングのための対物レンズを使用して、(5 X、MPLN、NA: 0.1、WD: 20、空気)。
  6. NIBA (励起/蛍光; 470-495 nm/510-550 nm) にフィルター ホイールを回転、488 nm レーザーを使って、エキサイト CFSE 明らかに肺の葉に蛍光ドットのイメージを視覚化します。
  7. (マイタイ HP DeepSee レーザー) のフィルター ホイール R690 を回転 2.0 でスキャンする μ s/ピクセル スキャン速度し、HV、ゲインとオフセットを最適化レベル。
  8. 10 で顕微鏡のソフトウェアを使用して蛍光画像 (512 × 512 ピクセル) をキャプチャ μ s/ピクセル スキャン速度。
  9. 定量化し、前述21として ImageJ とグラフパッド ソフトウェアを用いた顕微鏡画像の統計的な分析します。

6. 長期的な肺の植民地化の試金

メモ: 手順 4.1 4.5 から繰り返します。

  1. 4-5 週間の腫瘍細胞接種後マウスを犠牲にし、1 ~ 2 日間ブアン液25彼らの肺を修正します。
  2. 定量化し、統計的に分析ソフトウェア21マウス肺から腫瘍結節。

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Representative Results

体内の肺の植民地化分析を実行する前に肺の植民地化および/または転移を促進する管外中断された腫瘍細胞上の polyFN を仲介するかどうかをテストするのには、図 1 aに示されているように我々 まず滴定別CFSE は細胞透過性と共有抱合体細胞内アミン含有分子26,27中断された腫瘍細胞のと時間のかなり長い期間、細胞のままである蛍光化合物の濃度。その腫瘍細胞が効果的にラベルの付いた CFSE に示す図 1 bとしての用量依存的にわかった。6 CFSE 分類5 LLC 細胞/ml として 20 μ M の高原に達してほぼ x10 は図 1に示します。

オフに閉じ込められた CTCs 非具体的に肺静脈内注入マウス付けの灌流 CFSE ラベル LLC 細胞を行ったおかげで、豊富な狭窄キャピラリー システム CTCs の肺血管内の流れを妨げる可能性があります物理的に、図 4に示すように、各時点での肺の除去の前に図 1 aに示されています。示すよう、灌流前に、肺が血の存在のために明らかに赤みを帯びた、 の左パネル図 2。肺になったの右側のパネルの図 2で示されているように 10-15 ml の 1x PBS、灌流後薄かった。

灌流のマウス肺は胸膜腔から削除された、直後後、肺葉が分離し、1x PBS、肺葉を徹底的にカバーを図 3 aに示すように、料理に肺ホルダーにマウントされています。図 3Bに示すよう肺ホルダーにマウントされている肺葉は共焦点蛍光顕微鏡図 3 aに示すように服従しました。肺を植民地化 CFSE 分類された腫瘍細胞に示すようをイメージしました、 の上部のパネル図 3 に示すように白黒画像になって、 の下のパネル図 3画像 J ソフトウェアと肺を植民地化の定量化を容易にします。

我々 は 20 μ m CFSE 分類され肺 perfusions と共焦点顕微鏡イメージングを実行する前にから 24-72 時間の経過を待っていた shScr または shFN のいずれかの LLC 細胞を静脈内注射しました。図 4 b のに示されている 6 マウス ImageJ ソフトウェアを図 4 aに示すように細胞をこと大幅 shScr LLC 細胞より少ない shFN LLC 細胞として数えられ 38 h、45 h 時点で明らかに肺植民地化腫瘍の定量化.肺植民地 shScr と shFN LLC 細胞が徐々 に減少された循環の既に植民地化された LLC 細胞に対しても免疫によって出される連続的な細胞毒性による可能性が高い理由。完全に、示唆された Ctc の組み立て、polyFN 確かに静脈内の因数を受信するいくつかのマウスの結果によって明らかにされた肺の完全な転移につながる LLC 細胞肺植民地を調停する際に必要なAloneuntil 肺腫瘍結節は実験的腫瘍転移アッセイで開発された図 5 aに示すように残された肺植民地化アッセイの図 4に示すように CFSE 分類された shScr と shFN LLC 細胞と 5B

Figure 1
図 1: CFSE 濃度肺植民地化アッセイにおける腫瘍細胞の分類のための滴定します(A)肺の植民地化の試金のプロトコル] セクションで詳細として実験的転移の分析手順の模式図。(B)を各種濃度の CFSE 染色された LLC 細胞 CFSE の蛍光強度の FACS 解析。(C)蛍光強度は、CFSE 濃度の関数としてプロットされました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 2
図 2: 肺灌流の前後にします。前に肺の代表的なイメージ (unperfused;Unperf。)その後 (潅流;Perf。)肺灌流を行います。金の星: 心。白い矢印: IVC/SVC を閉じてネクタイ。赤い矢印: 灌流の前後に同じマウスの肺。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 3
図 3: 肺ホルダー蛍光共焦点の顕微鏡検査のために潅流肺葉の取り付け。共焦点の顕微鏡検査のため肺ホルダーに肺取付の(A)の方式です。(B)肺ホルダー 3 灌流, 肺を肺葉の代表的なイメージ。(C) CFSE 蛍光画像 J ソフトウェアによって定量化のための LLC 細胞の肺植民地化の代表的なイメージ。上部パネル: レギュラー イメージングします。下部のパネル: 白黒イメージを反転します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 4
図 4: 肺植民地化アッセイにおける肺灌流後植民地 shScr と shFN LLC 細胞に時間コース イメージング、定量化、および肺の統計的解析します(A)代表的な白黒のイメージ (蛍光画像から変換) 広範な肺灌流後の図のようにさまざまな時点で肺の血管系の植民地化された shScr および shFN の LLC 細胞の。点線は、フォーカス共焦点肺組織領域のエッジを表します。(B)として肺植民地化 LLC 細胞に関する統計分析の定量化及びは 5 絶対代表画像/肺葉/マウスを平均することによって (A) で視覚化。注: 各バーは、各フォーカスで共焦点領域の平均蛍光強度を示します。データを統計的に 6 匹のマウスから分析し、報告平均 ± SD;n. s. を意味する意味;* p を意味する < 0.05;* * p を意味する < 0.01;二元。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 5
図 5: 体内 CTC 植民地化アッセイで長期的に肺の腫瘍結節を減少 CFSE ラベル LLC 細胞における FN 発現をサイレンシングします(A)ブアン液固定マウス肺腫瘍ノジュールは CFSE 分類された shScr または shFN LLC 細胞に由来。(B)の定量化と肺の腫瘍結節統計分析。平均 ± SD のデータが報告されます。: p < 0.001;n = グループあたり 6対になっていない t 検定。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

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Discussion

一緒に長期間肺植民地化アッセイ、短期的には遠く離れた臓器に Ctc によって肺菌を体内を用いてここで我々 の方法論は明確に発表し、植民地化で Ctc に組み立てられた polyFN の特定の役割を区別肺の血管外漏出と転移プロセス18,19,20,21につながった。直接確認できなかった長期の細胞追跡 CFSE 肺灌流前まで 3 日間静脈内注入の Ctc をトレースし、定量的な目的のために十分な緑の蛍光性を保持することができましたと細胞をラベルが腫瘍細胞が血管内腔内に位置していたかはすでにに血管からバリウムしました。この問題、赤い蛍光を解決するためにローダミン標識デキストラン レクチンの内皮細胞に発現する非具体的バインドすることができるが肺灌流28,29,中に肺血管をラベルに使用することがあります。30. にもかかわらず CFSE が長期の細胞追跡、その蛍光強度であるという事実が半減すべての細胞分裂の27、ラベリング技術における it 活用の可能性を制限します。この問題を回避するためにそれが望まれるラベリング CFSE 量は体内の全期間の実験し、セルに任意の治療が適用されているセルに影響を与えませんの検出可能なままに細胞の十分です増殖。肺植民地化 shScr と shFN Ctc の定量化と比較は、別のマウスで行われた、2 つのグループ間の違いの個人差によるものであると主張可能性があります。異なるラベルの付いたセル蛍光を発する色素 (例えばCFSE/CM-diI) または安定 GFP/した dsRed 発現は腫瘍の 2 つのタイプの混合物、このような変化を除外するには、肺植民地で同じ動物に付随して静脈内注入される可能性があります。31,32,33の試金します。クローン効果細胞クローンを安定して整理した技術から生じる蛍光蛋白質を発現させた細胞はクローン十分に強い蛍光34,35,と注目に値する36,37全体異種個体集団38,39,40を表す典型的でないクローンの細胞になります。肺植民地化アッセイに腫瘍のセルに任意の蛍光タンパク質の安定したトランスフェクションを希望する場合全体として腫瘍細胞のトランスフェクション効率を高める必要がありますより良い特性を維持元セルのクローン作成よりも十分な蛍光41,42を持つ集団。

肺血流のアッセイは、肺毛管システムを具体的には逮捕ではなく、いくつかの静脈内に注入された腫瘍細胞が機械的にトラップおよび肺の毛細血管網内で詰まりがちで必要な肺の植民地化の手順します。肺毛細血管内腔43,44の幅より Ctc の平均的より大きい直径のための組織。肺の灌なし肺植民地化腫瘍細胞の定量が誤って機械的に詰まった細胞45,46,47を数えることによって過大評価であります。肺が灌流されて、場合でも、その他の問題は残る。例えば、まだ肺植民地化腫瘍細胞内腔内皮細胞上にあるまたはが既に血管からバリウムしたかどうかを区別することは困難です。この問題を解決するには前述のデキストランのローダミン共役と血管を染色が役に立つ30,48,49あります。また、腫瘍の血管外漏出の定量化が必要な場合カルシウム キレート剤 EDTA/グリコールエーテルジアミン四酢酸または非特異的プロテアーゼ トリプシンで使用できます灌流バッファー カルシウム依存性および非依存を阻害する腫瘍細胞接着イベント50,51,52。 したがって、残りの肺組織に腫瘍細胞が見なされるバリウムしました。

肺植民地化腫瘍細胞の定量化, 灌流肺しばしば伝統的な共焦点顕微鏡にさらされます。ただし、組織の深さの可測性は組織の自家蛍光特性と蛍光散乱効果、レンダリングより深い組織検出できない53,54の一部のために制限されます。従来の共焦点顕微鏡よりも高感度 2 光子顕微鏡は、近赤外線で生体試料 UV よりも大幅に少ない吸収と 2 光子励起に使用されてこのような問題の解決に適しているか厚い標本55,56,57をイメージングに適した手法を青-緑色の光になります。腫瘍細胞の肺植民地化は、個々 の動物の全体の肺内肺植民地化腫瘍細胞の全体の数が含まれていないいくつかの代表的な共焦点画像で腫瘍細胞の数を平均することによってカウントされます。肺の植民地化の試金で全体の肺を定量化する安定ルシフェラーゼを発現する腫瘍細胞を用いることができるし、灌流の肺は、IVIS 中断された腫瘍細胞の存在下での静脈内接種後の画像を受けることがルシフェリン46,58,59。また、灌流の肺を部分にみじん切り、プロテアーゼ、例えば懸濁液60,61に単一細胞を放出、コラゲナーゼ酵素消化を受ける可能性があります。腫瘍細胞の蛍光染料でまたは安定発現する蛍光タンパク質は蛍光活性化セル (FACS) 解析56,62を並べ替え、定量化できます。

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Disclosures

著者が明らかに何もありません。

Acknowledgments

テクニカル サポートのため博士明分チャン ・ チェンさんは屋新を感謝致します。この作品は、台湾の科学技術省によって支えられた (ほとんど-103-2325-B-006-009、ほとんど-104-2325-B-006-001、ほとんど-105-2325-B-006-001、および MOST-106-2320-B-006-068-MY3) 厚生省と福祉 (MOHW106-TDU-B-211-144004)。また、国立成功大学、医学のコア研究室から多光子顕微鏡のサポートを感謝しております。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Material
Bovine Serum Albumin (BSA) Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) 101-9048-46-8
Bouin's Fluid MCC(medical chemical corporation)/POISON 456-A-1GL
CFSE Proliferation Dye ebiosciences 65-0850-85 Full name: Carboxyfluorescein succinimidyl ester
Dulbecco's Modified Eagle Media (DMEM)  (Gibco)ThermoFisher Scientific 12100-061
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) 101-6381-92-6 For prepared trypsin-EDTA solution( Final concentration: 0.53mM ) 
Fetal bovine serum (FBS) (Gibco)ThermoFisher Scientific 10437-028
Lewis lung carcinoma (LLC) ATCC, Manassas, VA, USA CRL-1642
L-Glutamine, USP  (Gibco)ThermoFisher Scientific 21051-024
Potassium chloride (KCl) Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) 101-7447-40-7 For prepared 1X PBS ( Final concentration: 2.7mM )
Potassium phosphate monobasic (KH2PO4) Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) 101-7778-77-0 For prepared 1X PBS ( Final concentration: 1.8mM )
Sodium chloride (NaCl) Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) 101-7647-14-5 For prepared 1X PBS ( Final concentration: 137mM )
Sodium phosphate dibasic (Na2HPO4) Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) 101-10039-32-4 For prepared 1X PBS ( Final concentration: 10mM )
Trypan Blue Sigma Aldrich T6146 0.5 g mix with 100 mL 1X PBS
Trypsin Sigma Aldrich T4799 For prepared trypsin-EDTA solution ( Final concentration: 5g/L )
Zoletil 50 Virbac To dilute with 1X PBS 
Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Compact Tabletop Centrifuge 2420 KUBOTA Co. 2420
Culture dish (6cm) Wuxi NEST Biotechnology Co. 705001
Disposable syringe (with needle) Perfect Medical Industry Co. 24G/3 cm;3 ml & 26G/0.5 cm;1 ml
End over end mixer C.T.I YOUNG CHENN TS-20 For suspended cells recovery 
FACSCalibur (FACS) BD biosciences
Forceps Dimeda 10.102.14
Forma Direct Heat CO2 incubator Thermo Fisher Scientific Inc. HEPA CLASS 100
Mouse restrainer (Cylindrical Restrainer 15-30 gm) Stoelting 51338
Multiphoton Confocal Microscope BX61WI Olympus FV1000MPE
Neubauer counting chamber Marienfeld-Superior 640010
Surgical scissor Dimeda 08.370.11
Surgical sutures  UNIK SURGICAL SUTURES MFG. CO. NO. 0034 Black Braided silk; non-absorbable (25YD; U.S.P. 4/0)
1.5 mL microcentrifuge tube Wuxi NEST Biotechnology Co. 615001
15 mL Greiner tube Greiner bio-one 188271

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Massague, J., Obenauf, A. C. Metastatic colonization by circulating tumour cells. Nature. 529 (7586), 298-306 (2016).
  2. Lambert, A. W., Pattabiraman, D. R., Weinberg, R. A. Emerging Biological Principles of Metastasis. Cell. 168 (4), 670-691 (2017).
  3. Mohme, M., Riethdorf, S., Pantel, K. Circulating and disseminated tumour cells - mechanisms of immune surveillance and escape. Nat Rev Clin Oncol. 14 (3), 155-167 (2017).
  4. Steinert, G., et al. Immune escape and survival mechanisms in circulating tumor cells of colorectal cancer. Cancer Res. 74 (6), 1694-1704 (2014).
  5. Mahauad-Fernandez, W. D., Okeoma, C. M. Cysteine-linked dimerization of BST-2 confers anoikis resistance to breast cancer cells by negating proapoptotic activities to promote tumor cell survival and growth. Cell Death Dis. 8 (3), e2687 (2017).
  6. Maheswaran, S., Haber, D. A. Circulating tumor cells: a window into cancer biology and metastasis. Curr Opin Genet Dev. 20 (1), 96-99 (2010).
  7. Yu, M., et al. RNA sequencing of pancreatic circulating tumour cells implicates WNT signalling in metastasis. Nature. 487 (7408), 510-513 (2012).
  8. Adams, D. L., et al. Mitosis in circulating tumor cells stratifies highly aggressive breast carcinomas. Breast Cancer Res. 18 (1), 44 (2016).
  9. Baccelli, I., et al. Identification of a population of blood circulating tumor cells from breast cancer patients that initiates metastasis in a xenograft assay. Nat Biotechnol. 31 (6), 539-544 (2013).
  10. Malladi, S., et al. Metastatic Latency and Immune Evasion through Autocrine Inhibition of WNT. Cell. 165 (1), 45-60 (2016).
  11. Spiegel, A., et al. Neutrophils Suppress Intraluminal NK Cell-Mediated Tumor Cell Clearance and Enhance Extravasation of Disseminated Carcinoma Cells. Cancer Discov. 6 (6), 630-649 (2016).
  12. Pattabiraman, D. R., et al. Activation of PKA leads to mesenchymal-to-epithelial transition and loss of tumor-initiating ability. Science. 351 (6277), aad3680 (2016).
  13. van der Weyden, L., et al. Genome-wide in vivo screen identifies novel host regulators of metastatic colonization. Nature. 541 (7636), 233-236 (2017).
  14. Obenauf, A. C., et al. Therapy-induced tumour secretomes promote resistance and tumour progression. Nature. 520 (7547), 368-372 (2015).
  15. Genovese, G., et al. Synthetic vulnerabilities of mesenchymal subpopulations in pancreatic cancer. Nature. 542 (7641), 362-366 (2017).
  16. von Horsten, S., et al. Stereological quantification of carboxyfluorescein-labeled rat lung metastasis: a new method for the assessment of natural killer cell activity and tumor adhesion in vivo and in situ. J Immunol Methods. 239 (1-2), 25-34 (2000).
  17. Reymond, N., et al. Cdc42 promotes transendothelial migration of cancer cells through beta1 integrin. J Cell Biol. 199 (4), 653-668 (2012).
  18. Cheng, H. C., Abdel-Ghany, M., Elble, R. C., Pauli, B. U. Lung endothelial dipeptidyl peptidase IV promotes adhesion and metastasis of rat breast cancer cells via tumor cell surface-associated fibronectin. J Biol Chem. 273 (37), 24207-24215 (1998).
  19. Huang, L., et al. Protein kinase Cepsilon mediates polymeric fibronectin assembly on the surface of blood-borne rat breast cancer cells to promote pulmonary metastasis. J Biol Chem. 283 (12), 7616-7627 (2008).
  20. Chang, Y. H., et al. Secretomic analysis identifies alpha-1 antitrypsin (A1AT) as a required protein in cancer cell migration, invasion, and pericellular fibronectin assembly for facilitating lung colonization of lung adenocarcinoma cells. Mol Cell Proteomics. 11 (11), 1320-1339 (2012).
  21. Wang, Y. J., et al. Pterostilbene prevents AKT-ERK axis-mediated polymerization of surface fibronectin on suspended lung cancer cells independently of apoptosis and suppresses metastasis. J Hematol Oncol. 10 (1), 72 (2017).
  22. Cheng, H. C., Abdel-Ghany, M., Pauli, B. U. A novel consensus motif in fibronectin mediates dipeptidyl peptidase IV adhesion and metastasis. J Biol Chem. 278 (27), 24600-24607 (2003).
  23. Hsu, Y. Y., et al. Thrombomodulin is an ezrin-interacting protein that controls epithelial morphology and promotes collective cell migration. FASEB J. 26 (8), 3440-3452 (2012).
  24. Arlt, M. J., Born, W., Fuchs, B. Improved visualization of lung metastases at single cell resolution in mice by combined in-situ perfusion of lung tissue and X-Gal staining of lacZ-tagged tumor cells. J Vis Exp. (66), e4162 (2012).
  25. Shi, Y., Parhar, R. S., Zou, M., Al-Mohanna, F. A., Paterson, M. C. Gene therapy of melanoma pulmonary metastasis by intramuscular injection of plasmid DNA encoding tissue inhibitor of metalloproteinases-1. Cancer Gene Ther. 9 (2), 126-132 (2002).
  26. Parish, C. R. Fluorescent dyes for lymphocyte migration and proliferation studies. Immunol Cell Biol. 77 (6), 499-508 (1999).
  27. Quah, B. J., Warren, H. S., Parish, C. R. Monitoring lymphocyte proliferation in vitro and in vivo with the intracellular fluorescent dye carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester. Nat Protoc. 2 (9), 2049-2056 (2007).
  28. Migone, F. F., et al. In vivo imaging reveals an essential role of vasoconstriction in rupture of the ovarian follicle at ovulation. Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (8), 2294-2299 (2016).
  29. Itkin, T., et al. Distinct bone marrow blood vessels differentially regulate haematopoiesis. Nature. 532 (7599), 323-328 (2016).
  30. Jiang, M., Qin, C., Han, M. Primary breast cancer induces pulmonary vascular hyperpermeability and promotes metastasis via the VEGF-PKC pathway. Mol Carcinog. 55 (6), 1087-1095 (2016).
  31. Aceto, N., et al. Circulating tumor cell clusters are oligoclonal precursors of breast cancer metastasis. Cell. 158 (5), 1110-1122 (2014).
  32. Zheng, Y., et al. Expression of beta-globin by cancer cells promotes cell survival during blood-borne dissemination. Nat Commun. 8, 14344 (2017).
  33. Chen, X., et al. Retinoic acid facilitates inactivated transmissible gastroenteritis virus induction of CD8(+) T-cell migration to the porcine gut. Sci Rep. 6, 24152 (2016).
  34. Saranchova, I., et al. Discovery of a Metastatic Immune Escape Mechanism Initiated by the Loss of Expression of the Tumour Biomarker Interleukin-33. Sci Rep. 6, 30555 (2016).
  35. Ahmed, M., et al. An Osteopontin/CD44 Axis in RhoGDI2-Mediated Metastasis Suppression. Cancer Cell. 30 (3), 432-443 (2016).
  36. Hoffman, R. M. In vivo imaging of metastatic cancer with fluorescent proteins. Cell Death Differ. 9 (8), 786-789 (2002).
  37. Mendoza, A., et al. Modeling metastasis biology and therapy in real time in the mouse lung. J Clin Invest. 120 (8), 2979-2988 (2010).
  38. Meacham, C. E., Morrison, S. J. Tumour heterogeneity and cancer cell plasticity. Nature. 501 (7467), 328-337 (2013).
  39. Wagenblast, E., et al. A model of breast cancer heterogeneity reveals vascular mimicry as a driver of metastasis. Nature. 520 (7547), 358-362 (2015).
  40. Nguyen, D. X., Bos, P. D., Massague, J. Metastasis: from dissemination to organ-specific colonization. Nat Rev Cancer. 9 (4), 274-284 (2009).
  41. Ragelle, H., et al. Chitosan nanoparticles for siRNA delivery: optimizing formulation to increase stability and efficiency. J Control Release. 176, 54-63 (2014).
  42. Chu, V. T., et al. Increasing the efficiency of homology-directed repair for CRISPR-Cas9-induced precise gene editing in mammalian cells. Nat Biotechnol. 33 (5), 543-548 (2015).
  43. Wirtz, D., Konstantopoulos, K., Searson, P. C. The physics of cancer: the role of physical interactions and mechanical forces in metastasis. Nat Rev Cancer. 11 (7), 512-522 (2011).
  44. Joyce, J. A., Pollard, J. W. Microenvironmental regulation of metastasis. Nat Rev Cancer. 9 (4), 239-252 (2009).
  45. Sanchez-Laorden, B., et al. BRAF inhibitors induce metastasis in RAS mutant or inhibitor-resistant melanoma cells by reactivating MEK and ERK signaling. Sci Signal. 7 (318), ra30 (2014).
  46. Torchiaro, E., et al. Peritoneal and hematogenous metastases of ovarian cancer cells are both controlled by the p90RSK through a self-reinforcing cell autonomous mechanism. Oncotarget. 7 (1), 712-728 (2016).
  47. Wan, J., et al. Establishment of monoclonal HCC cell lines with organ site-specific tropisms. BMC Cancer. 15, 678 (2015).
  48. Ye, Y., Liu, S., Wu, C., Sun, Z. TGFbeta modulates inflammatory cytokines and growth factors to create premetastatic microenvironment and stimulate lung metastasis. J Mol Histol. 46 (4-5), 365-375 (2015).
  49. Morales, M., et al. RARRES3 suppresses breast cancer lung metastasis by regulating adhesion and differentiation. EMBO Mol Med. 6 (7), 865-881 (2014).
  50. Stone, J. P., et al. Mechanical removal of dendritic cell-generating non-classical monocytes via ex vivo lung perfusion. J Heart Lung Transplant. 33 (8), 864-869 (2014).
  51. Vettorazzi, S., et al. Glucocorticoids limit acute lung inflammation in concert with inflammatory stimuli by induction of SphK1. Nat Commun. 6, 7796 (2015).
  52. Urade, Y., Yoshida, R., Kitamura, H., Hayaishi, O. Induction of indoleamine 2,3-dioxygenase in alveolar interstitial cells of mouse lung by bacterial lipopolysaccharide. J Biol Chem. 258 (10), 6621-6627 (1983).
  53. Hong, G., et al. Through-skull fluorescence imaging of the brain in a new near-infrared window. Nat Photonics. 8 (9), 723-730 (2014).
  54. Liu, Q., Guo, B., Rao, Z., Zhang, B., Gong, J. R. Strong two-photon-induced fluorescence from photostable, biocompatible nitrogen-doped graphene quantum dots for cellular and deep-tissue imaging. Nano Lett. 13 (6), 2436-2441 (2013).
  55. Peti-Peterdi, J., Burford, J. L., Hackl, M. J. The first decade of using multiphoton microscopy for high-power kidney imaging. Am J Physiol Renal Physiol. 302 (2), F227-F233 (2012).
  56. Duda, D. G., et al. Malignant cells facilitate lung metastasis by bringing their own soil. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (50), 21677-21682 (2010).
  57. Gupta, G. P., et al. Mediators of vascular remodelling co-opted for sequential steps in lung metastasis. Nature. 446 (7137), 765-770 (2007).
  58. Kosaka, N., et al. Neutral sphingomyelinase 2 (nSMase2)-dependent exosomal transfer of angiogenic microRNAs regulate cancer cell metastasis. J Biol Chem. 288 (15), 10849-10859 (2013).
  59. Hoshino, A., et al. Tumour exosome integrins determine organotropic metastasis. Nature. 527 (7578), 329-335 (2015).
  60. Jaskelioff, M., et al. Telomerase deficiency and telomere dysfunction inhibit mammary tumors induced by polyomavirus middle T oncogene. Oncogene. 28 (48), 4225-4236 (2009).
  61. Si, L. L., Lv, L., Zhou, W. H., Hu, W. D. Establishment and identification of human primary lung cancer cell culture in vitro. Int J Clin Exp Pathol. 8 (6), 6540-6546 (2015).
  62. Weng, D., et al. Metastasis is an early event in mouse mammary carcinomas and is associated with cells bearing stem cell markers. Breast Cancer Res. 14 (1), R18 (2012).

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肺組織に腫瘍のセルの視覚化を循環させるため肺植民地化アッセイの確立
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Lin, T. C., Liao, Y. C., Chang, W.More

Lin, T. C., Liao, Y. C., Chang, W. T., Yang, C. H., Cheng, L. H., Cheng, M., Cheng, H. C. The Establishment of a Lung Colonization Assay for Circulating Tumor Cell Visualization in Lung Tissues. J. Vis. Exp. (136), e56761, doi:10.3791/56761 (2018).

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