Summary
Parakrine und Juxtacrine zelluläre Interaktionen spielen eine wichtige Rolle in vielen biologischen Prozessen, einschließlich der Tumorprogression, Immunreaktionen, Angiogenese und Entwicklung. Hier ist eine proximale Kultur-Methode zur Untersuchung Parakrine Signalisierung wo sind die lokalisierten Konzentrationen der sezernierten Faktoren beibehalten und zelluläre Direktkontakt zu verhindern.
Abstract
Interzelluläre Wechselwirkungen spielen eine wichtige Rolle in vielen biologischen Prozessen, einschließlich der Tumorprogression, Immunreaktionen, Angiogenese und Entwicklung. Parakrine oder Juxtacrine signalisieren vermittelt diese Wechselwirkungen. Die Verwendung eines konditionierten Mediums und Coculture Studien sind die am häufigsten verwendeten Methoden zur Unterscheidung zwischen diesen beiden Arten von Interaktionen. Jedoch die Wirkung der lokalisierten hohe Konzentrationen von sezernierten Faktoren in der Mikroumgebung während die Parakrine Interaktionen ist nicht exakt von konditionierten Medium zusammengefaßt und so zu ungenauen Ergebnissen führen kann. Um dieses Problem zu überwinden, haben wir eine proximale Kultur-Methode, um Parakrine Signalisierung studieren entwickelt. Die zwei Zelltypen werden entweder oberflächlich eine 10 µm dicken Polycarbonat-Membran mit 0,4 µm-Poren angebaut. Die Poren ermöglichen den Austausch von sezernierten Faktoren und zur gleichen Zeit hemmen Juxtacrine signalisieren. Die Zellen können gesammelt und am Endpunkt zu bestimmen, welche Auswirkungen die Parakrine Signalisierung lysiert. Darüber hinaus ermöglicht es für lokalisierte Konzentration Steigung von sezernierten Faktoren, ist diese Methode offen für Experimente mit längere Kultur sowie der Einsatz von Inhibitoren. Während wir diese Methode anwenden, um die Wechselwirkungen zwischen Eierstockkrebs Zellen und die Mesothelzellen stoßen sie auf der Website von Metastasen zu studieren, kann es zwei adhärente Zelltypen für Forscher, Parakrine Signalisierung in verschiedenen Bereichen zu studieren angepasst, einschließlich Tumor Mikroumgebung, Immunologie und Entwicklung.
Introduction
Die Rolle der produktive gegenseitige Wechselwirkungen zwischen Krebszellen und der Tumor Mikroumgebung in Tumorprogression gut etabliert und ist ein wichtiger Schwerpunkt der Forschung auf Krebs Biologie1geworden. Ähnliche Fälle der bidirektionalen Signalisierung sind von entscheidender Bedeutung bei der Wundheilung, Immunreaktionen, Angiogenese, Stammzell-Nischen, und während der Entwicklung2,3,4,5,6 , 7 , 8. ein gemeinsames Thema in all diesen biologischen Prozessen ist, dass Zellen reagieren auf verschiedene Weise extrazelluläre Signale aus ihrer Mikroumgebung die Zelle Schicksal, Gewebe-Physiologie und Fortschreiten der Krankheit zu bestimmen. Daher hat der Fokus zunehmend wandte sich an ein besseres Verständnis der Mechanismen, die in solchen Zell-Zell-Kommunikation. Ein Großteil solcher Wechselwirkungen beinhalten Parakrine oder Juxtacrine Signale zwischen Zellen. Parakrine Signalisierung beinhaltet die Sekretion von bestimmten Signalisierung Faktoren durch eine Zelle, die durch entsprechende Rezeptoren auf eine andere Zelle in der Nähe,9,10, eine Reaktion in ihm auslöst, während Juxtacrine wahrgenommen werden Signalisierung erfordert direkten Kontakt zwischen zellulären Komponenten der beiden Zellen beteiligt11,12.
Diese Signalisierung ist eine entscheidende Komponente in Gewebe Homöostase sowie in der Tumor-Mikroumgebung. Die Krebszellen profitieren von Parakrine und Juxtacrine Faktoren von Zellen in der Tumor-Stroma, einschließlich Krebs-assoziierten Fibroblasten (CAFs), Immunzellen und Adipozyten13,14,15,16. Die Parakrine Signale von Wachstumsfaktoren, Zytokine, Chemokine, etc., vermittelt werden können, während der Juxtacrine signalisieren nebeneinander angeordneten Liganden und Rezeptoren wie Notch Signalisierung oder Wechselwirkungen zwischen Integrine und deren jeweilige beinhaltet extrazelluläre matrixproteine. Wir haben die Bedeutung der gegenseitigen Wechselwirkungen zwischen Eierstockkrebs Zellen und CAFs im Tumor Progression und Metastasierung14gezeigt. In ähnlicher Weise regulieren die Wechselwirkungen von metastasierenden Eierstockkrebs Zellen mit den auf der Website von Metastasen Mesothelzellen wichtige Mikro-RNAs und Transkriptionsfaktoren in den Krebszellen die metastatische Besiedlung17, zu fördern 18.
Die meisten Studien über Parakrine Signalisierung beinhalten die Verwendung eines konditionierten Mediums gesammelt von einem Zelltyp, die zweite Zelle Art mit zu behandeln. Während dieser Ansatz weit verbreitet wurde, ist es nicht effektiv lokalisierten hohe Konzentrationen des Faktors abgesondert in der Mikroumgebung von der Empfängerzelle repliziert. Es auch nicht reproduzieren die Kinetik der den kontinuierlichen Fluss des Faktors abgesondert von einer Zelle produziert und erhielt von der benachbarten Zelle. Parakrine Signalisierung über kurze Distanzen effektiv ist wie die sezernierten Faktoren in den erforderlichen Konzentrationen nur in der Nähe der Quellzelle sind und neigen zu diffundieren und verdünnen zunehmender Entfernung. Diese lokalisierten hohe Konzentration des Faktors sekretierten unbedingt eine Antwort in der Empfängerzelle ausgelöst. Darüber hinaus ist die Antwort in den empfängerzellen auch die Balance zwischen neu sezernierten Faktoren und ihre ständige Erschöpfung durch Abbau, Bindung und Internalisierung empfängerzellen und Verbreitung von der Quellzelle abhängig. Konditionierten Medium kann konzentrierter entfallen die höheren lokalisierten Konzentrationen in der Mikroumgebung vorhanden sein, aber, die nicht genau reproduzieren kann die genaue Konzentrationen. Darüber hinaus kann nicht es die natürliche Kinetik der Produktion und die Erschöpfung der beteiligten Faktor imitieren. Um genauer Parakrine Signalisierung zu replizieren und trennen Sie ihn von Juxtacrine signalisieren Mechanismen, haben wir eine neuartige proximalen Kultur-Methode entwickelt, die bringt die beiden Zelltypen entweder oberflächlich eine poröse Membran wachsen. Die Poren sind klein genug, um zu verhindern, dass Juxtacrine Interaktionen und noch ermöglichen den Austausch von sezernierten Faktoren bei lokalisierten hohen Konzentrationen. Auf diese Weise behält dieses System die Kinetik der Produktion und die Erschöpfung der Parakrine Faktoren.
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Protocol
Das Protokoll folgt den Richtlinien des institutionellen Regulatory Board der Indiana Universität.
1. Zelle-Vorbereitung
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Isolation und Kultur der menschlichen primäre Mesothelzellen
- Isolieren menschliche primäre Mesothelzellen (HPMCs) von menschlichen Omentum beschriebenen17,18 und wachsen sie in komplette Wachstumsmedium [Dulbeccos geändert Eagle Medium (DMEM) mit 10 % fötalen Rinderserum, 1 % Penicillin-Streptomycin, 1 % nicht-essentiellen Aminosäuren und 1 % Vitamine] bei 37 ° C und 5 % CO2.
Hinweis: Die HPMCs werden in der Regel zu 100 % Zusammenfluss (Abbildung 1A) angebaut.
- Isolieren menschliche primäre Mesothelzellen (HPMCs) von menschlichen Omentum beschriebenen17,18 und wachsen sie in komplette Wachstumsmedium [Dulbeccos geändert Eagle Medium (DMEM) mit 10 % fötalen Rinderserum, 1 % Penicillin-Streptomycin, 1 % nicht-essentiellen Aminosäuren und 1 % Vitamine] bei 37 ° C und 5 % CO2.
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Wachstumsbedingungen von Eierstockkrebs Zellen
- Wachsen Sie HeyA8 Eierstockkrebs Zellen in komplette Nährmedium bei 37 ° C und 5 % CO2.
Hinweis: Verwenden HeyA8 Zellen gewachsen auf ca. 80 % Zusammenfluss (Abbildung 1 b).
- Wachsen Sie HeyA8 Eierstockkrebs Zellen in komplette Nährmedium bei 37 ° C und 5 % CO2.
2. die Zellkultur
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Proximalen Kultur Einrichtung
- Verwendung Transwell Einsätze für 6-Well-Platten mit einem 10 μm Dicke Gewebe-Kultur-behandelten Polycarbonat-Membran mit 0,4 μm Poren (108 Poren/cm2) und ein Wachstumsbereich 4,67 cm2 . Bei Bedarf optimieren Sie für verschiedene einfügen Größen durch Skalieren die Anzahl der Zellen, die nach dem Wachstum Fläche ausgesät. Warmen komplette Wachstumsmedium, Trypsin und Phosphat-gepufferte Kochsalzlösung (PBS) auf 37 ° C vor dem Gebrauch.
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Vorbereitung der Einsätze
- Um die HeyA8 Zellen auf der unteren Fläche der Membran des Einsatzes zu säen, entfernen Sie die Einlage aus der Verpackung mit steriler Pinzette und legen Sie es umgekehrt in der Kulturschale steril 15 cm.
- Verwenden Sie eine 15-cm-Schüssel, da es die Tiefe hat, um Platz für die invertierte einfügen oder ersetzen es mit jedem geeigneten sterilen Behälter. Je nach dem Experiment legen Sie die erforderliche Anzahl von Einsätzen in 15 cm Schüssel.
- Beschriften Sie die drei Steuerelemente und drei experimentellen Bedingungen entsprechend mit einer Markierung auf der Kante der Einsätze.
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Vorbereitung der Krebszellen
- Trypsinize die HeyA8 Zellen gewachsen an 80 % Einmündung in eine 25 cm2 Kolben (~ 2 x 106 Zellen), fügen Sie 1 mL Trypsin (0,25 %) für 40-60 s und neutralisieren die Trypsin mit 6 mL komplette Wachstumsmedium.
- Die Zellen bei 500 X g bei Raumtemperatur (RT) für 3 min zentrifugieren, überstand verwerfen und Aufschwemmen der Zelle Pellet in 5 mL komplette Wachstumsmedium. Zählen Sie die lebenden Zellen der Trypan blauen Farbstoff Ausschluss-Methode.
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Aussaat der Krebszellen
- 100.000 Zellen/mL von lebenden HeyA8 Zellen in komplette Wachstumsmedium auszusetzen. Sorgfältig 80.000 HeyA8 Samenzellen in 800 μl des vollständigen Wachstumsmedium auf der Unterseite des Einsatzes (was jetzt, konfrontiert ist, da es invertiert) ausgesetzt.
- Samen der Zellen, um eine DOM-artige Form zu bilden, so die Zellen auf dem Einsatz (Abbildung 1 bleiben). Ab der Mitte der Membran und nach außen in konzentrischen Kreisen zu bewegen Sie, während Sie langsam pipettieren. Mehr als 3 mm von der Kante, um zu verhindern, dass irgendwelche verschütten des Mediums geht nicht.
Hinweis: Die Anzahl der Zellen ausgesät hängt von der Wachstumsrate der Zellen und die Dauer des Experiments. Die Anzahl der HeyA8 Zellen für diese proximalen Kultur ausgesät wurden optimiert und die Zellen werden 80 – 90 % Zusammenfluss am Ende des dritten Tages.
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Krebs-Zellhaftung
- Bedecken Sie die Schüssel 15 cm, und ziehen Sie vorsichtig die Schale mit den Einsätzen in den CO-2 -Inkubator. Es ist wichtig nicht zu stören den Tropfen des Mediums und Zellen auf den Einsatz bei diesem Schritt. Lassen Sie die Zellen bei 37 ° C für 4 h damit der Krebszellen auf den Einsatz aufstecken.
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Vorbereitung der Mesothelzellen
- Nach ca. 4 h trypsinize der HPMCs bei 100 % Zusammenfluss in einem 75 cm2 Kolben (~ 4 x 106 Zellen) mit 2 mL Trypsin (0,25 %) für 1 – 2 min. angebaut und neutralisieren die Trypsin mit 12 mL komplette Wachstumsmedium.
- Die Zellen bei 500 X g bei RT 3 min zentrifugieren, Aufschwemmen der Zelle Pellet in 10 mL komplette Wachstumsmedium und zählen die lebenden Zellen der Trypan blauen Farbstoff Ausschluss-Methode.
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Aussaat der Mesothelzellen
- 300.000 Zellen/mL live HPMCs in komplette Wachstumsmedium auszusetzen. Jede Vertiefung einer 6-Well-Platte 2,5 mL frische komplette Wachstumsmedien hinzufügen. Sorgfältig die 15 cm Teller, enthält die Einsätze, um die biologische Sicherheit Haube zu bringen. Mit sterilen Pinzette, flip die Einlage und legen Sie sie in den Brunnen des 6-Well-Platte, damit sie aufrecht, mit den HeyA8 Zellen an der unteren Fläche, eingetaucht in das komplette Wachstumsmedium (Abbildung 1) befestigt ist.
- Samen 450.000 HPMCs suspendiert in 1,5 mL Wachstumsmedium im Inneren der Einsätze mit den HeyA8 Zellen an der Oberfläche mit Blick auf die Unterseite des Brunnens (Abbildung 1) oder auf Einsätze ohne irgendwelche HeyA8 Zellen für die HPMC-Steuerelemente. 1,5 mL Wachstumsmedium ohne Zellen auf die HeyA8-Steuerelemente hinzufügen.
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Wächst der proximalen Kultur
- Die proximale Kultur im CO2 Inkubator bei 37 ° C und 5 % CO2 72 h wachsen zu lassen. Bei Bedarf kann das Medium wie folgt wieder aufgefüllt werden.
- Entfernen Sie für die Innenseite des Einsatzes 750 µL und 750 µL frische komplette Wachstumsmedium.
- Entfernen Sie für die Außenseite des Einsatzes (6-Well-Platte) 1 mL zu und fügen Sie 1 mL frische komplette Wachstumsmedium. 1 mL wurde für die Bequemlichkeit der Ändern des Mediums in einem Schritt gewählt. Falls gewünscht, kann 1,25 mL entfernt und stattdessen ersetzt werden.
- Die proximale Kultur im CO2 Inkubator bei 37 ° C und 5 % CO2 72 h wachsen zu lassen. Bei Bedarf kann das Medium wie folgt wieder aufgefüllt werden.
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Sammeln die Zellen
- Sammeln Sie die Zellen nach 72 h der proximalen Kultur. Besondere Vorsicht ist bei diesem Schritt zu Cross-Kontamination der HeyA8 Zellen und HPMCs. Trypsinize zu verhindern, dass die Zellen, Zentrifugieren sie und lösen Sie die Tablette anstelle von Lyse der Zellen auf der Membran um eine Kreuzkontamination zu verhindern.
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Trypsinizing der Zellen
- Spülen Sie beide Seiten des Einsatzes mit 1 X PBS.
- Übertragen Sie die Einsätze zu einem neuen Brunnen und fügen Sie Trypsin. Das Innere des Einsatzes 0,5 mL Trypsin hinzu und die 6-Well-Platte, die Krebszellen an der unteren Fläche des Einsatzes befestigt trypsinize fügen Sie 2 mL Trypsin hinzu. Inkubieren Sie die Platte für 2 min bei 37 ° c
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Neutralisierung der trypsin
- Fügen Sie 1 mL der vollständigen Wachstumsmedium an der Innenseite des Einsatzes zu neutralisieren die Trypsin, pipette rauf und runter, und dann nehmen die Zellen und übertragen Sie sie auf einem beschrifteten sammelröhrchen. Fügen Sie eine zusätzliche 2 mL des vollständigen Wachstumsmedium für eine vollständige Neutralisation. Darauf sollte geachtet werden, nicht auf die Membran durchdringen beim pipettieren um eine Cross-Kontamination der Zellen zu verhindern.
- Um die Zellen auf der Unterseite des Einsatzes zu sammeln, pipette 2 mL Trypsin, das in Schritt 12.2 auf der unteren Fläche 2 – 3 X hinzugefügt wurde, so dass die Zellen in den unteren Teil der 6-Well-Platte fallen. Neutralisieren Sie die Trypsin auf der Unterseite der Platte mit 6 mL Wachstumsmedium zu, und übertragen Sie den Inhalt der Platte auf einen beschrifteten sammelröhrchen.
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Sammeln und Lyse der Zellen
- Zentrifugieren Sie die Zellen bei 500 X g für 3 min und Aspirieren Sie die Medien. Aufschwemmen und lyse der Zelle Pellets mit 0,7 mL Phenol und Guanidin-Thiocyanat-basierten Lyse-Reagenz für die RNA-Extraktion. Isolieren Sie die RNA mit jedem geeigneten Kit.
3. quantitative Real-Time Polymerase-Kettenreaktion
Hinweis: Die folgenden Schritte beschreiben eine quantitative Real-Time Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) um gen Ausdrücke Veränderungen infolge der proximalen Kultur zu studieren.
- QPCR cDNA aus den RNA-Proben vorbereiten. Passenden Reverse Transkriptase mit einem entsprechenden Puffer und zufällige Primer verwenden, um der reversen Transkription von allen mRNA sicherzustellen (siehe Tabelle der Materialien).
- Die Änderungen in der mRNA Ausdruck Fibronektin (FN1) und E-Cadherin (CDH1) zu bewerten und Wachstumsfaktor Beta 1 (TGFβ1) von qPCR mit Glyceraldehyde-3-phosphat-Dehydrogenase (GAPDH) als interne Kontrolle zu verwandeln. Es ist möglich, standardisierte handelsübliche Gen Ausdruck Assays zu verwenden (siehe Tabelle der Materialien) oder Grundierungen zu gestalten.
- Vergleichen Sie die HeyA8 Zellen gewachsen im proximalen Kultur mit HPMCs mit der HeyA8-Steuerung und die HPMCs im proximalen Kultur mit den Steuerelementen HPMC angebaut.
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Representative Results
Metastasierenden Eierstockkrebs Zellen stoßen Mesothelzellen am Ort der Metastasen in die Bauchhöhle19. Produktive Parakrine und Juxtacrine Interaktionen mit Mesothelzellen Hilfe bei der Induktion von adaptive Reaktionen in den Eierstock-Krebs-Zellen, die ermöglichen erfolgreiche Metastasierung17,18,20,21 . Um die Wirksamkeit der proximalen Kultur-Methode zu testen, haben wir die Parakrine Interaktionen zwischen HeyA8 Eierstockkrebs Zellen und HPMCs getestet. Es wurde zuvor berichtet, dass eine Coculture von HeyA8 Zellen mit HPMCs führt zu erhöhten Ausdruck der Fibronektin in der HPMCs21. Diese Induktion von Fibronektin Ausdruck wird durch eine vermehrte Ausschüttung von TGFβ durch die HeyA8 Zellen21vermittelt. Daher haben wir die Wirkung einer proximalen Kultur der HeyA8 Zellen und HPMCs auf die mRNA-Niveaus von Fibronektin und TGFβ in diesen beiden Zellen getestet. Erwartungsgemäß ergab proximalen Kultur mit HeyA8 Zellen in einem erhöhten Ausdruck der Fibronektin in der HPMCs im Vergleich zu Kontrollen, die auf Einsätzen ohne HeyA8 Zellen an der unteren Fläche (Abbildung 2A) ausgesät wurden. In ähnlicher Weise die proximalen Kultur des HPMCs mit HeyA8 Zellen führte zu erhöhten Ausdruck der TGFβ in der ehemaligen (Abb. 2 b). Der Ausdruck der Fibronektin und TGFβ auch deutlich erhöht in HeyA8 Zellen nach proximal Kultur mit HPMCs im Vergleich zu Kontrollen, wo HPMCs nicht in der oberen Fläche der Einsätze (Abbildung 2 und 2D) ausgesät wurden.
Um die Wirkung der klassischen konditionierten mittlerer Ansatz zu vergleichen, haben wir ein Experiment, die Behandlung von HeyA8 Zellen mit einem HPMC konditioniertes Medium durchgeführt. Gab es einen Rückgang der Fibronektin Ausdruck und eine signifikante Veränderung im TGFβ in HeyA8 Zellen mit dem HPMC konditioniertes Medium behandelt. (Abbildung 3A und 3 b). Wir haben auch das Potenzial der sekretierten TGFβ mit einem neutralisierenden Antikörper in der proximalen Kultur zu blockieren. Behandlung mit dem TGFβ neutralisierende Antikörper führte zu einem deutlichen Rückgang in der Induktion von TGFβ HeyA8 Zellen im proximalen Kultur mit HPMCs (Abbildung 3). Jedoch stieg der TGFβ neutralisierende Antikörper TGFβ Ausdruck in der Kontrollzellen HeyA8, wahrscheinlich als eine kompensatorische Reaktion (Abbildung 3).
Darüber hinaus haben wir auch den Effekt der proximalen Kultur auf den Ausdruck der epitheliale Marker E-Cadherin getestet. Während proximalen Kultur mit HeyA8 Zellen den E-Cadherin-Ausdruck in der HPMCs (Abb. 2E) leicht gestiegen sind, verzeichneten ein deutlichen Rückgang der E-Cadherin HeyA8 Zellen, die in der Nähe des HPMCs im Vergleich zu Kontrollen (Abb. 2F) gezüchtet. Zusammen genommen, diese Ergebnisse belegen die Wirksamkeit des Kultursystems der proximalen studieren die Parakrine Signalisierung zwischen Eierstockkrebs Zellen und die normalen Zellen am Ort der Metastasierung, die Gen-Expression in beiden Zelltypen während beeinflussen die Prozess der metastatischen Kolonisation.
Abbildung 1: Montage des proximalen Kultursystem. (A) dieses Panel zeigt menschliche primäre Mesothelzellen (HPMCs). (B) dieses Panel zeigt HeyA8 Eierstockkrebs Zellen. Skalieren von Balken = 200 µm (A-B). (C) HeyA8 Zellen auf der Unterseite von einem Transwell gesät wurden mit 0,4 µm-Poren einsetzen. Sobald die Zellen angefügt wurden, wurde der Einsatz in einem Brunnen von einer 6-Well-Platte mit Wachstumsmedium gesetzt. Mesothelzellen wurden dann in den Einsatz ausgesät, so dass sie an der Oberseite befestigt und wurden von den HeyA8 Zellen durch die Membran getrennt. Die 0,4 µm-Poren in der Membran ermöglichte den Austausch von abgesondert Faktoren aber keinen direkten Kontakt zwischen den Zellen gehemmt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abb. 2: Auswirkung der proximalen Kultur auf mRNA Ausdruck. Die ersten beiden Platten zeigen die qPCR Fibronektin (A) und (B) TGFβ1 Ausdruck im menschlichen primäre Mesothelzellen (HPMCs) nach proximal zu HeyA8 Zellen, im Vergleich zur Kontrolle HPMCs kultiviert. Die nächsten beiden Fenster zeigen die qPCR Fibronektin (C) und (D) TGFβ1 Ausdruck in den HeyA8 Zellen kultiviert proximal, HPMCs, im Vergleich zur Kontrolle Heya8 Zellen. Die letzten beiden Panels zeigen die qPCR für die E-Cadherin-Expression in (E) HPMCs proximal kultiviert, HeyA8 und HeyA8 (F) Zellen kultiviert proximal zu HPMCs. N = 3, * p < 0,01. Die Fehlerbalken repräsentieren die Standardabweichung der drei Wiederholungen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: Wirkung von menschlichen primäre mesothelial Zelle (HPMC)-mittlere Behandlung auf die mRNA Expression von HeyA8 Zellen bedingt. Die oberen beiden Platten zeigen qPCR Fibronektin (A) und (B) TGFβ1 Ausdruck in den HeyA8 Zellen. (C) dieses letzten Panel zeigt die Auswirkungen der Hemmung der sekretierten TGFβ1 mit einem neutralisierenden Antikörper (TGFβ1 Ab) auf der HeyA8 TGFβ1 Ausdruck nach einem proximalen Kultur mit HPMCs. N = 3, * p < 0,01. p < 0,05. Die Fehlerbalken repräsentieren die Standardabweichung der drei Wiederholungen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
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Discussion
Den Mechanismus der Parakrine und Juxtacrine Signale zwischen Zellen zu verstehen ist wichtig für die Entwicklung einer besseren Kenntnis des normalen Gewebes Homöostase und Krankheit Bedingungen7,8. Die meisten Parakrine signalisieren, dass durch das Sammeln von Studien sind konditioniert Medium aus einer Zelle Art und benutzen, um die anderen Zelltyp zu behandeln. Diese Methode hat einen Vorteil in seiner Einfachheit. Jedoch ist es nicht genau lokalisierten Konzentrationen der sezernierten Faktoren in der zellulären Mikroumgebung oder die Kinetik der Produktion und die Erschöpfung der beteiligten Faktoren zusammenfassen. Während erstere in gewisser Weise behoben werden kann, ist nicht genau durch die Konzentration der konditionierten Mediums, es sehr schwierig, die Kinetik neu zu erstellen. Die Verwendung von Transwell Einsätze Zellen im Einsatz und in der Tiefe des Brunnens wachsen kann, in gewisser Weise die Auswirkungen der Kinetik von Produktion und Erschöpfung zurückzuerobern. Aber die Zellen sind getrennt durch den Abstand zwischen der Einlage und die Unterseite des Brunnens und daher können nicht die lokalisierten Konzentrationen der Parakrine Faktoren neu. Wir berichteten die Entwicklung einer einfachen proximalen Kultur Methode zur gegenseitigen Parakrine Signaltechnik, studieren die lokalisierten hohen Konzentrationen der sezernierten Faktoren sowie die Dynamik der Produktion und die Erschöpfung der Faktoren beibehalten.
In einem Proof of Principle-Studie haben wir die Wirksamkeit der proximalen Kultur-Methode bei der Reproduktion die berichteten Effekte von Interaktionen zwischen Eierstockkrebs Zellen und HPMCs gezeigt. Darüber hinaus zeigten wir auch entgegengesetzte Effekte der gegenseitigen Parakrine Interaktionen auf die Expression von der epitheliale Marker E-Cadherin in HeyA8 Zellen und HPMCs. Während unser Experiment beteiligt, Kultivierung der Zellen über einen Zeitraum von 3 Tagen, es kann angepasst werden, um kürzere oder längere Zeit zeigt durch eine Anpassung der ursprünglichen Anzahl der Zellen ausgesät. Dies ermöglicht Forschern sowohl kurzfristige als auch langfristige Auswirkungen von Parakrine Signalisierung oder Zeitverlauf Studien durchzuführen. Diese einfache Methode kann möglicherweise Forschung auf Parakrine Signalisierung zwischen zwei adhärente Zelltypen, einschließlich Immunologie, Angiogenese, Zellentwicklung und Wundheilung, neben Studium auf den Tumor Mikroumgebung angewendet werden.
Die entscheidenden Schritte in dieser Methode werden die Zellen auf der unteren Fläche der Membran Aussaat und Ernte der Zellen von beiden Oberflächen am Endpunkt. Wir erreichten eine Aussaat auf der unteren Fläche von ersten spiegeln das Einfügen und dann säen die Zellen als ein großer Tropfen Medium. Mehr adhärente Zellen der beiden studierte sollten auf der unteren Fläche ausgesät werden. Pflege muss ergriffen werden, um nicht zu stören den Einsatz während der Inkubation um dieses Blob des Mediums von Störung zu vermeiden. Silikon-Gel kann auf den Rändern des Einsatzes, der Zerschlagung zu vermeiden und der Blase Flüssigkeit verschüttet angewendet werden. Am Ende des Experiments proximalen Kultur sind die Zellen auf beiden Seiten der Membran sequenziell statt trypsiniert lysiert direkt, weil sie auf die Membran Risiken Kreuz-Kontamination von Lysaten durch die Poren Lyse. Durch trypsinizing sie in ihre einzelnen Kompartimente und darauf achten, dass das Medium und Trypsin Volumen nie die festgelegte Menge des Protokolls überschreitet, ist Kreuzkontamination vermieden. Jeder Zelltyp wird in einem separaten Rohr, zentrifugiert, gesammelt und ist dann die Zelle Pellet lysiert.
Obwohl diese Technik die wirksame Untersuchung der Parakrine Wechselwirkungen ermöglicht offene direkte Interaktionen zu vermeiden, auszuschließen nicht wir Interaktionen durch tunneling Nanotubules (TNTs). Einige von diesen TNTs kann schmal genug, um die 0,4 µm-Poren durchdringen und lange genug, um die 10 µm Dicke der Membran erstrecken. Während unsere Versuche, ihre Präsenz in den Poren durch konfokale Mikroskopie zu überzeugen waren nicht schlüssig (Daten nicht gezeigt), könnte potenziell Elektronenmikroskopie eingesetzt werden, um ihre Anwesenheit zu bestätigen. Daher schließt diese Methode nicht aus den potenziellen Zell-Zell-Kommunikation durch TNTs wenn die Kandidaten-Zellen in der Lage sind, sie zu bilden und durch sie interagieren. In ähnlicher Weise auszuschließen nicht erhöhte Autokrine Signalisierung durch die mögliche Sperrung der Poren durch Zellen auf beiden Seiten der Membran Kreuz-Verbreitung zu verhindern.
Wachsenden Zellen entweder oberflächlich eine Membran mit 0,4 µm-Poren ermöglicht auch den möglichen Austausch von exosomen. Exosomen wurden traditionell als Müllbeutel von Zellen, sondern neueste Forschung hat gezeigt, dass diese Vesikel mit ihrer Ladung der Proteine, Micro-RNAs, und sogar mRNAs und DNA als wichtige Vermittler von Parakrine Mobilfunk22 dienen , 23 , 24. daher der proximalen Kultur-Methode effektiv einsetzbar, Mobilfunk durch exosomen zu studieren. Darüber hinaus ist diese Methode auf die Behandlung mit spezifischen Inhibitoren der Signalisierung oder neutralisierende Antikörper gegen die sekretierten Liganden oder entsprechenden Rezeptor zugänglich. Zusammenfassend lässt sich sagen berichteten wir über die Entwicklung der eine einfache und vielseitige proximalen Kultur-Methode, die genau Parakrine Signalisierung und verhindert direkte Interaktionen zwischen den Zellen repliziert werden kann. Die Einfachheit dieser Methode ermöglicht die breite Anwendung in den unterschiedlichsten Bereichen wie Krebsbiologie, Entwicklung und Immunologie.
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Disclosures
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Acknowledgments
Wir sind verpflichtet, den Patienten für ihre Teilnahme an der Gewebe-Sammlung für diese Experimente. Ein DoD OCRP Ovarian Krebs Oscar (W81XWH-15-0253) und ein pilot Award von Colleens Dream Foundation, Anirban K. Mitra unterstützt diese Forschung.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 24 mm Transwell permeable support with 0.4 µm Pore Polycarbonate Membrane Insert | Corning (Costar) | 3412 | • 10 µm thick translucent polycarbonate membrane • Treated for optimal cell attachment • Packaged 6 inserts in a 6 well plate, 4 plates per case • Membrane must be stained for cell visibility • Sterilized by gamma radiation |
| 6 well plate | Corning (Falcon) | 353046 | Flat Bottom, TC-treated, sterile, with Lid |
| 15 cm culture dish | Corning (Falcon) | 353025 | Sterile, TC-treated Cell Culture Dish |
| DMEM | Corning (Cellgro) | 10-013-CV | |
| Penicillin Streptomycin | Corning | 30-002-CI | |
| MEM Nonessential amino acids | Corning (Cellgro) | 25-025-CI | |
| MEM Vitamins | Corning (Cellgro) | 25-020-CI | |
| 0.25% Trypsin, 2.21 mM EDTA | Corning | 25-053-CI | |
| Fetal bovine serum | Atlanta Biologicals | S11150 | |
| Pipets | Any make is fine | ||
| CO2 Incubator | Any make is fine | ||
| Biosafety level II cabinet | Any make is fine | ||
| FN1 TaqMan Gene Expression Assay | ThermoFisher Scientific | Hs01549976_m1 | |
| TGFB1 TaqMan Gene Expression Assay | ThermoFisher Scientific | Hs00998133_m1 | |
| CDH1 TaqMan Gene Expression Assay | ThermoFisher Scientific | Hs01023895_m1 | |
| GAPDH TaqMan Gene Expression Assay | ThermoFisher Scientific | Hs99999905_m1 | |
| miRNeasy mini RNA isolation Kit | Qiagen | 217004 | |
| High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit | ThermoFisher Scientific | 43-688-13 | |
| HeyA8 ovarian cancer cells | Obtained from Ernst Lengyel Lab, University of Chicago | ||
| TGFβ Neutralizing Antibody | R&D Systems | MAB1835-100 |
References
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