Hızlandırılmış, etiket içermeyen, nicel faz uyuyan ve aktif insan kanser hücrelerinin çalışma görüntüleme
Summary
Uyuyan ve aktif kanser hücre fenotipleri nicel faz Imaging’i kullanma ile karakterize. Hücre çoğalması, geçiş ve Morfoloji deneyleri entegre ve basit bir yöntem ile analiz edildi.
Abstract
Anjiogenik fenotip edinimi tümör uyuşukluk kaçış temel bir bileşenidir. Birkaç klasik vitro deneyleri (örneğin, nükleer silahların yayılmasına karşı göç ve diğerleri) ve in vivo modelleri araştırmak ve anjiogenik ve sigara anjiogenik hücre fenotipleri karakterize geliştirilmiştir, bu yöntemler zaman olmakla birlikte yoğun emek ve genellikle pahalı reaktifler ve aletleri yanı sıra önemli uzmanlık gerektirir. Son çalışmada, hızlandırılmış ve etiketleme-Alerjik karakterizasyonu anjiogenik ve sigara anjiogenik insan osteosarkom KHOS hücre yapmak için bir roman nicel faz (QPI) tekniği Imaging kullanılan. Bir panel hücre morfolojisi, yayılması ve hareketliliği, gibi hücresel parametrelerinin kantitatif ölçüldü ve QPI kullanılarak analiz. Bu roman ve kantitatif yaklaşım sürekli ve non-invaziv basit ve entegre bir şekilde ilgili hücresel süreçler, davranışları ve kanser hücrelerinin özellikleri ve diğer hücre tipleri çalışmaya fırsat sağlamaktadır. Bu rapor hücre hazırlık, QPI toplama ve veri analizi de dahil olmak üzere bizim deneysel protokolünü açıklar.
Introduction
Bir gelişme ve ilerleme bir solid tümör erken denetim noktaları anjiogenik fenotip, kanser damgasını edinimi biridir. Bu ilerleme biyokimyasal ve moleküler işlemleri1,2,3çeşitli içerir. Çalışmada tümör ilerleme anahtar bu adımda, teknik bir sorun sürekli olarak ve kantitatif karakterize ve tarafsız bir şekilde canlı kanser hücrelerinin anjiogenik ve sigara anjiogenik fenotipleri birbirinden ayırmak için Araçlar olmaması. Örneğin, Hücre proliferasyonu/geçiş4,5deneyleri, aletleri ve pahalı reaktifler anjiogenik ve sigara anjiogenik hücre hücresel davranışları genellikle araştırmak için kullanılan geleneksel deneyleri gerektirir, 6,7,8,9,10,11,12,13,14 veya tamamlayıcı vivo içinde değerlendirme4,5,6,8,15,16gibi önemli uzmanlık ve yoğun gerektiren emek ve zaman tüketimi.
Son zamanlarda, nicel faz (QPI) görüntüleme hücre morfolojisi ve davranış parametreleri17,18,19, çeşitli hızlandırılmış ve etiketleme-Alerjik değerlendirmesini sağlayan yeni bir teknik olarak ortaya çıkmıştır 20 , 21 , 22. ışık geçer bir optik nesnesi aracılığıyla ve dönüştürülmüş optik kalınlık ve ses düzeyi ile bir hologram yeniden yapılandırır sonra geleneksel optik mikroskobu QPI faz kayması piksel piksel varyasyonları böylece doğrudan etkinleştirme quantifies analiz canlı hücreleri ve aşağıdaki özellikler: (1) kantitatif görüntüleme, (2) non-invaziv ve hızlandırılmış görüntüleme, görüntü (3) etiket-Alerjik ve (4) aynı anda çok parametreli görüntüleme. Bu özellikler QPI değerlendirmek ve hücresel düzeyde patolojik süreçleri anlamak için güçlü bir araç sağlar.
Bir son çalışmada, biz QPI kantitatif karakterize ve anjiogenik arasında ayırt etmek için kullanılan KHOS-A ve anjiogenik KHOS-N fenotipleri insan osteosarkom hücreleri hücre morfolojisi, analizlerini birleştirerek sistematik ve nicel bir şekilde nükleer silahların yayılmasına karşı ve motilite23. Görüntü analiz yazılımı, bir panel kullanarak hücre morfolojik ve davranış parametreleri kantitatif anjiogenik ve sigara anjiogenik insan osteosarkom hücreleri arasında karşılaştırıldı ve bu ikisi arasında beş karakteristik farklılıkları tespit edilmiştir fenotipleri. Bu yeni yaklaşımın biyolojik ilgili hücresel özellikleri çeşitli değerlendirmek için tümleşik ve nicel bir platform sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, kantitatif anjiogenik ve sigara anjiogenik fenotipleri insan osteosarkom hücreleri ayırdetmek için QPI kullanarak bir vitro, non-invaziv ve etiket içermeyen yöntemi açıklanmaktadır. Birden çok hücresel parametre aynı anda hücre alan, hücre kalınlığı, hücre hacmi, nükleer silahların yayılmasına karşı oranı, zaman, geçiş telaş, hareketliliği hız, geçiş ve hareketliliği iki katına da dahil olmak üzere bu entegre, yüksek üretilen iş yöntemine göre analiz edilm…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar meme kanseri Araştırma Vakfı ve gelişmiş tıbbi araştırma Vakfı desteğiyle minnetle kabul etmiş oluyorsunuz.
Materials
| T75 flask | Corning, NY, USA | 353136 | |
| 6-well plates | Corning, NY, USA | 3506 | |
| Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | 11965092 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Atlanta Biologicals, GA, USA | S11550 | |
| Penicillin Streptomycin | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | 15140122 | |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | 10010023 | |
| Beckman Z1 Coulter counter | Beckman Coulter, IN, USA | Z1 | |
| HoloMonitor M4 | Phase Holographic Imaging Phi AB, Lund, Sweden | M4 | Microscope |
| Hololid | Phase Holographic Imaging Phi AB, Lund, Sweden | PHI 8020 | |
| HStudioM4 | Phase Holographic Imaging Phi AB, Lund, Sweden | HStudioM4 | Software |
References
- Folkman, J. Angiogenesis in cancer, vascular, rheumatoid and other disease. Nature Medicine. 1 (1), 27-31 (1995).
- Hanahan, D., Folkman, J. Patterns and emerging mechanisms of the angiogenic switch during tumorigenesis. Cell. 86 (3), 353-364 (1996).
- Harper, J., Moses, M. A. Molecular regulation of tumor angiogenesis: mechanisms and therapeutic implications. EXS. (96), 223-268 (2006).
- Naumov, G. N., et al. A model of human tumor dormancy: an angiogenic switch from the nonangiogenic phenotype. Journal of the National Cancer Institute. 98 (5), 316-325 (2006).
- Fang, J., et al. Matrix metalloproteinase-2 is required for the switch to the angiogenic phenotype in a tumor model. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (8), 3884-3889 (2000).
- Almog, N., et al. Transcriptional switch of dormant tumors to fast-growing angiogenic phenotype. Cancer Research. 69 (3), 836-844 (2009).
- Hu, J., et al. Gene expression signature for angiogenic and nonangiogenic non-small-cell lung cancer. Oncogene. 24 (7), 1212-1219 (2005).
- Harper, J., et al. Repression of vascular endothelial growth factor expression by the zinc finger transcription factor ZNF24. Cancer Research. 67 (18), 8736-8741 (2007).
- Jia, D., et al. Transcriptional repression of VEGF by ZNF24: mechanistic studies and vascular consequences in vivo. Blood. 121 (4), 707-715 (2013).
- Jia, D., Huang, L., Bischoff, J., Moses, M. A. The endogenous zinc finger transcription factor, ZNF24, modulates the angiogenic potential of human microvascular endothelial cells. FASEB journal: official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 29 (4), 1371-1382 (2015).
- Almog, N., et al. Prolonged dormancy of human liposarcoma is associated with impaired tumor angiogenesis. FASEB journal: official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 20 (7), 947-949 (2006).
- Almog, N., et al. Consensus micro RNAs governing the switch of dormant tumors to the fast-growing angiogenic phenotype. PloS One. 7 (8), e44001 (2012).
- Satchi-Fainaro, R., et al. Prospective identification of glioblastoma cells generating dormant tumors. PloS One. 7 (9), e44395 (2012).
- Almog, N., et al. Transcriptional changes induced by the tumor dormancy-associated microRNA-190. Transcription. 4 (4), 177-191 (2013).
- Gao, D., Nolan, D. J., Mellick, A. S., Bambino, K., McDonnell, K., Mittal, V. Endothelial progenitor cells control the angiogenic switch in mouse lung metastasis. Science. 319 (5860), 195-198 (2008).
- Folkman, J., Watson, K., Ingber, D., Hanahan, D. Induction of angiogenesis during the transition from hyperplasia to neoplasia. Nature. 339 (6219), 58-61 (1989).
- Popescu, G. . Quantitative phase imaging of cells and tissues. , (2011).
- Lee, K., et al. Quantitative Phase Imaging Techniques for the Study of Cell Pathophysiology: From Principles to Applications. Sensors. 13 (4), 4170-4191 (2013).
- Mir, M., Bhaduri, B., Wang, R., Zhu, R., Popescu, G. Quantitative Phase Imaging. Progress in Optics. 57, 133-217 (2012).
- Marrison, J., Räty, L., Marriott, P., O’Toole, P. Ptychography–a label free, high-contrast imaging technique for live cells using quantitative phase information. Scientific Reports. 3, 2369 (2013).
- Falck Miniotis, M., Mukwaya, A., Gjörloff Wingren, A. Digital holographic microscopy for non-invasive monitoring of cell cycle arrest in L929 cells. PloS One. 9 (9), e106546 (2014).
- Popescu, G., et al. Optical imaging of cell mass and growth dynamics. AJP: Cell Physiology. 295 (2), C538-C544 (2008).
- Guo, P., Huang, J., Moses, M. A. Characterization of dormant and active human cancer cells by quantitative phase imaging. Cytometry. Part A: The Journal of the International Society for Advancement of Cytometry. 91 (5), 424-432 (2017).
- Mir, M., Bergamaschi, A., Katzenellenbogen, B. S., Popescu, G. Highly sensitive quantitative imaging for monitoring single cancer cell growth kinetics and drug response. PloS One. 9 (2), e89000 (2014).
- Mir, M., Tangella, K., Popescu, G. Blood testing at the single cell level using quantitative phase and amplitude microscopy. Biomedical Optics Express. 2 (12), 3259-3266 (2011).
- Park, Y., et al. Measurement of red blood cell mechanics during morphological changes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (15), 6731-6736 (2010).
- Pham, H. V., Bhaduri, B., Tangella, K., Best-Popescu, C., Popescu, G. Real time blood testing using quantitative phase imaging. PloS One. 8 (2), e55676 (2013).
- Sridharan, S., Macias, V., Tangella, K., Kajdacsy-Balla, A., Popescu, G. Prediction of prostate cancer recurrence using quantitative phase imaging. Scientific Reports. 5, 9976 (2015).
- Park, H., et al. Measuring cell surface area and deformability of individual human red blood cells over blood storage using quantitative phase imaging. Scientific Reports. 6, 34257 (2016).
- Bishitz, Y., Gabai, H., Girshovitz, P., Shaked, N. T. Optical-mechanical signatures of cancer cells based on fluctuation profiles measured by interferometry. Journal of Biophotonics. 7 (8), 624-630 (2014).
