RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Joris Guyon1, Pierre-Olivier Strale2,3, Irati Romero-Garmendia4, Andreas Bikfalvi1, Vincent Studer*2, Thomas Daubon*4
1University Bordeaux, INSERM, LAMC, U1029, 33600, Pessac, France, 2Univ. Bordeaux, CNRS, Interdisciplinary Institute for Neuroscience, IINS, UMR 5297, Bordeaux, France, 3Alvéole, Bordeaux, France, 4University Bordeaux, CNRS, IBGC, UMR5095, 33000, Bordeaux, France
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Burada, desenli nöronlar üzerinde glioblastoma (GBM) göçünü analiz etmek için kullanımı kolay bir ortak kültür tahlili sunuyoruz. Nöronlar üzerinde GBM hücre göçünün kolay ölçülmesi için FiJi yazılımında bir makro geliştirdik ve nöronların GBM hücre invaziv kapasitesini değiştirdiğini gözlemledik.
Glioblastomas (GBM), grade IV malign gliomalar, agresif özellikleri nedeniyle en ölümcül insan kanseri türlerinden biridir. Bu tümörlerin genetiğindeki önemli gelişmelere rağmen, GBM hücrelerinin sağlıklı beyin parankimini nasıl istila ettiği iyi anlaşılamamıştır. Özellikle, GBM hücrelerinin peritümoral alanı farklı rotalarla istila ettiği gösterilmiştir; bu makalenin ana ilgisi beyaz madde yolları (WMTs) boyunca rotadır. Tümör hücrelerinin peritumoral sinir hücresi bileşenleri ile etkileşimleri iyi karakterize değildir. Burada nöronların GBM hücre invazyonunun üzerindeki etkisini değerlendiren bir yöntem tanımlanmıştır. Bu makale, GBM kök benzeri hücrelerin nöronlar üzerindeki göçünü analiz ederek WMT invazyonunun taklit edildiği gelişmiş bir ortak kültür in vitro testini sunun. GBM hücrelerinin nöronların varlığındaki davranışları, açık kaynaklı ve serbest erişimli yazılımlarla otomatik bir izleme prosedürü kullanılarak izlenir. Bu yöntem, özellikle fonksiyonel ve mekanistik çalışmalar için birçok uygulamanın yanı sıra GBM hücre göçini engelleyebilen farmakolojik ajanların nöronlar üzerindeki etkilerini analiz etmek için yararlıdır.
GBM'ler de dahil olmak üzere primer malign gliomalar yıkıcı tümörlerdir ve GBM hastaları için orta sağkalım oranı 12 ila 15 ay olarak bildirilmiştir. Mevcut tedavi, radyoterapi ile birlikte büyük tümör kitle rezeksiyonu ve kemoterapiye dayanır, bu da sağkalım oranını sadece birkaç ay uzatır. Terapötik başarısızlıklar, kan-beyin bariyeri (BBB) boyunca zayıf ilaç dağıtımı ve pervasküler alanlarda, menenjitlerde ve WMTs1boyunca invaziv büyüme ile yakından ilgilidir. Vasküler ko-seçenek olarak da adlandırılan pervasküler istila iyi çalışılmış bir süreçtir ve moleküler mekanizmalar aydınlatılmaya başlanmıştır; ancak, WMTs boyunca GBM hücre istilası süreci iyi anlaşılamamıştır. Tümör hücreleri Scherer'in ikincil yapıları boyunca sağlıklı beyne göç2. Gerçekten de, neredeyse bir yüzyıl önce, Hans-Joachim Scherer, şimdi perineuronal satellitoz, perivasküler satellitoz, subpial spread ve WMT boyunca istila olarak adlandırılan GBM'nin istilacı yollarını tanımladı (Şekil 1A).
Stromal hücre türevi faktör-1α (SDF1α) ve C-X-C motifli kemokin reseptörü 4 (CXCR4) gibi bazı kemokinler ve reseptörleri, ancak vasküler endotel büyüme faktörü (VEGF) değil, WMT invazyon3'ekarışmış gibi görünmektedir. Daha yakın zamanda, hücrelerarası bir ÇEN1-SOX2 ekseninin, GBM hücrelerinin WMT istilasında önemli bir yol olduğu gösterilmiştir4. Yazarlar, GBM kök benzeri hücrelerin kısmen olgunlaşmamış nöronlarda beyin parenkimini nasıl istila ettiğini anlattılar ve miyelin kılıflarının GBM hücreleri tarafından yok edilmesini önerdiler. 2019 yılında Nature dergisinde üç makalenin güvenli bir şekilde yayınlandığı bir kilometre taşına ulaşıldı ve glioma gelişiminde elektriksel aktivitenin rolünün altını çizdi5,6. Monje ve işbirlikçilerinin ufuk açıcı çalışmaları, glioma gelişimini destekleyen nöroligin-3'ün salgılanmasında elektrik aktivitesinin merkezi rolüne ışık tutuyor.
Winkler ve işbirlikçileri, GBM hücreleri (mikrotüpler) arasındaki bağlantıların invaziv adımlarda ve son zamanlarda yeni tanımlanan nöroglioma sinapsları aracılığıyla GBM hücreleri ve nöronlar arasındaki etkileşimlerde çok önemli olduğunu açıkladılar. Bu yapılar, tümör gelişimini ve istilasını destekleyen GBM hücre zarındaki α-amino-3-hidroksi-5-metil-4-isoksazolepropionik asit (AMPA) reseptörlerinin glutamaterjik stimülasyonunu tercih eder. Tümör hücre invazyonu, GBM hastalarında gözlendiği gibi metastazların veya uzak sekonder odakların yayılmasında merkezi bir süreçtir. Thrombospondin-1, dönüşen büyüme faktörü beta (TGFβ tarafından düzenlenmiş matrisli protein veya kemokin reseptörü CXCR3)7,8gibi GBM invazyonunda önemli olduğu belirlenmiştir.
Burada, nöronların laminin izleri üzerinde desenli olduğu ve GBM hücrelerinin tek hücreli veya küresel olarak tohumlandığı GBM istilasını incelemek için basitleştirilmiş bir biyomimetik model tanımlanmıştır (Şekil 1B). İki deneysel ayar, GBM 9,10,11'de gözlenen nöronlar üzerindeki istilayı yeniden yakalamayı amaçlamaktadır. Bu tür modeller geçmişte, mekanik veya kimyasal özellikleri modüle ederek hücre göçlerini incelemeye izin veren hizalanmış nanofiber biyomalzemeler (çekirdek kabuk elektrospinning) olarak geliştirilmiştir12. Bu makalede açıklanan ortak kültür modeli, bu süreçte yer alan yeni moleküler yollar tanımlayarak GBM hücrelerinin nöronlar üzerinde nasıl kaçtığını daha iyi anlamanızı sağlar.
Tüm hastalardan (yerel etik kurul yönetmeliklerine göre Norveç'in Bergen kentindeki Haukeland Hastanesi'nden) bilgilendirilmiş yazılı onay alınmıştır. Bu protokol Bordeaux Üniversitesi insan ve hayvan araştırma etik kurullarının yönergelerine uyar. Hamile sıçanlar Bordeaux Üniversitesi'nin hayvan tesisinde barındırıldı ve tedavi edildi. E18 zamanlı hamile bir sıçanın ötanazisi CO2kullanılarak gerçekleştirildi. Tüm hayvan işlemleri kurumsal yönergelere göre yapılmış ve yerel etik kurulu tarafından onaylanmıştır. Tüm ticari ürünlere Malzeme Tablosundaatıfta bulunulmaktadır.
1. Desenli slaytların hazırlanması
2. Nöronların ve GBM hücrelerinin ortak kültür için hazırlanması
3. Canlı hücre görüntüleme
4. Görüntü analizi
NOT: Fiji kullanılarak, iki boyutlu (2D) görüntü yığını yarı otomatik olarak ev yapımı ve kullanıcı dostu bir araç kullanılarak (bu adreste mevcuttur: https://github.com/Guyon-J/Coculture_Gliomas-Neurons/blob/main/README.md), IJ1 makro dilinde yazılmıştır (Şekil 2A). Otomatik iş akışı ve yordamlar Şekil 2B'de özetlenmiştir.
Protokol bölümünde açıklandığı gibi floresan GBM hücreleri ile birlikte kültürlenen desenli nöronlar hazırlandı ve izleme deneyleri yapıldı. GBM hücreleri nöronlara göç ederken şekillerini hızla değiştirdi (Şekil 1B: panel 6 ve Video 1). Hücreler rastgele bir hareketle nöronal uzantılar boyunca göç etti (Video 1). Floresan GBM hücreleri ve floresan olmayan nöronlar kolayca ayırt edilebilir ve bu, protokol bölümünde açıklandığı gibi Fiji makrosunu kullanarak hücre hareketlerinin izlenmesine izin verdi (Şekil 2). Fiji, görüntü işleme ve analizini kolaylaştıran açık bir lisans yazılımıdır. Çok sayıda görüntü analizi için nispeten zaman alan manuel yordamlar bir makroda otomatik olarak düzenlenebilir. Görüntüler sürükle ve bırak yordamı ile içe aktarılır, işlenir ve ölçülür, bir yatırım getirisi yöneticisi kullanılarak kullanılabilen veriler oluşturulur.
Fiji.app | makrolar | araç setleri klasörüne yatırıldığında, Gliomas-Neurons aracı Diğer Araçlar menüsünde mevcuttu ve birkaç simge görüntüledi (Şekil 2A). Simgelere tıklayarak elde edilen görüntü işleme iş akışı Şekil 2B (i-iv)'de gösterilmiştir. Hücre şekli sinir ağında analiz edilebilir (Şekil 2B, i). Hücre takibinden bir (Şekil 2B, ii) veya birkaç hücre ( Şekil2B,iii) için iki ayrı görüntü işlemi kullanılarak çeşitli parametreler elde edilebilir. Nöronlar üzerindeki küresel GBM hücreleri tarafından iyileşme hızı da analiz edilebilir (Şekil 2B, iv). Nöronlara tohumlanan hücreler, nöron yollarını takip eden birden fazla çıkıntı ile uzun bir şekil gösterdi (Şekil 3A, i), ancak doğrudan laminin üzerinde kültürlendiğinde yuvarlak bir şekle sahipti ( Şekil3A,ii). Nöronlar üzerinde kültürlenen hücreler, laminin üzerinde kültürlendiğinde uzatılmamış olmalarına rağmen şekillerini verimli bir şekilde değiştirdiler(Şekil 3A, iii-v). Bazen iki hücreyi birbirine bağlayan ince çıkıntılar, daha sonraki aşamalarda nöronlarla birlikte kültürlenmiş hücrelerde görülmüştür(Video 1).
Nöronlar üzerinde tohumlanan GBM hücrelerinin göçmen kapasitesi, doğrudan laminin üzerine tohumlanmış hücrelerle karşılaştırıldı. Nöronlar üzerinde tohumlanan hücreler sadece laminin'den daha fazla göçmen kapasitesine sahipti (Şekil 3B, i,ii). P3 hücrelerinin rastgele hareketi, yörünge grafiğinde gösterildiği gibi, nöronlardaki P3 hücreleri için daha fazla mesafe ile her iki durumda da tespit edildi (Şekil 3B, i,ii). Hücre hareketliliği ortalama kare yer değiştirme (MSD) tarafından nicel olarak tahmin edildi ve günlük gösterimi doğrusal bir işlev14 (Şekil 3B, iii)ile donatılmıştır. Yön ve ortalama hız da her iki koşul için hesaplanmıştır (Şekil 3B, iv,v). P3 sferoidlerinin hücre göçü de nöronlar üzerinde zaman içinde floresan alanı tespit ederek ve sadece laminin üzerindeki göçle karşılaştırıldığında takip edildi (Şekil 3C, i,ii ve Video 2). Nöronlu desenin yarısı doğrusal bir profilde 500 dk sonra GBM hücreleri ile kaplandı; ancak, küreseller laminin desenine uymadı (Şekil 3D, iii ve Video 2).

Şekil 1: Desenli nöronlar üzerinde göç eden glioblastoma hücrelerinin deneysel kurulumu. (A) Kontrallateral yarımküreyi istila eden glioblastoma hücrelerinin korpus callosum yoluyla temsili. (B) Deneysel kurulum. 1. adımda, plaka yüzeyi birtifouling PEG tabakası ile kaplanmıştır. Fotoinitiatör, tüm kaplamayı kapsayan 2. 3. adımda, fotoinitiatör moleküllerini yerel olarak aktive eden mikroskopun hedefi üzerinden bir UV geniş alan görüntüsü yansıttır. Aktif fotoinitiatör YEREL olarak PEG moleküllerini ayırır ve laminin sonraki adsorpsiyonu sağlar. 5. adımda, nöronlar tohumlanır ve laminin dizilerine yapışır. P3 (GFP/Tomatonükleer)glioblastoma hücreleri daha sonra nöronal desen üzerine biriktirilir ve görüntüler elde edilir (adım 6). Kısaltmalar: PEG = polietilen glikol; UV = ultraviyole; GFP = yeşil floresan protein. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Fiji araç sunumu ve analiz iş akışı. (A) Makro Fiji.app klasöre eklendiğinde Gliomas-Neurons adlı araç kullanılabilir | makrolar | araç setleri (sol panel). Aşağıda açıklanan birkaç eylem aracından (sağ panel) oluşur. (B) i. Ağ aracı: sinir ağını ve glioma hücrelerini basitleştirilmiş bir gösterimde çizmek için kullanılan görüntü işleme. ii. Tek hücreli izleme aracı: tek hücrelerin yer değiştirmesini analiz etmek için hücre hareket alanını çizmek ve seçmek için kullanılan görüntü işleme. iii. İzleme aracı: önceden yüklenmiş Fiji izleme eklentilerinin kullanımı için görüntü ön işleme adımları. iv. Göreli geçiş aracı: el ile seçilen bir desendeki göreli hücre geçişini belirlemek için kullanılan görüntü işleme. Bazı parametreler, takım düğmesine sol tıklamayla kalibre edilebilir. Kısaltmalar: CSE = Kontrast Streç Geliştirme; SED = Sobel Kenar Dedektörü; F = çift Filtreleme; CM = Maskeye Dönüştür; Sk = İskeletleşme; EP = Parçacıkların eliminasyonu; VEYA (birleştirme) = Seçili ROI'larda birleşim işleci; VE = Seçili ROI'larda birlikte işleç. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: P3 hücrelerinin veya küresellerin desenli nöronlar ve laminin kaplaması üzerinde karşılaştırılması. (A) Nöronlar veya laminin üzerinde ayrışmış P3 GFP/ Domatesnükleer hücrelerinin şekil tanımlayıcıları. i'de P3 hücrelerinin işlenmiş ağlarına örnek olarak. desenli nöronlar veya ii. laminin kaplama. Ölçek çubuğu = 50 μm. iii. Desenli nöronlarda veya laminin üzerinde ortalama hücre alanı. iv. Formfactor, hücre uzama ve hücre dallanması ile ilgili parametreler sağlayan, çevrenin bir daireye normalleştirilmiş alana oranıdır. v. En boy oranı, ana eksenin hücrenin küçük eksenine oranıdır. Iii, ivve v'de, alan başına 15 hücre analiz edildi; 4 bağımsız desen; veriler ortalama ± S.E.M. (B) Ayrışmış P3 hücrelerinin izleme analizi olarak temsil edilir. (i) desenli nöronlar ve (ii) laminin kaplama üzerinde hücrelerin bir temsili grafik grafiği. iii. Nöronlara veya laminin kaplamaya göç eden P3 hücrelerinin MSD'si. X/Y değerleri logaritmik ölçeklerdedir. iv. Yön oranı. v. Ortalama hücre hızı geçişi. Iii, ivve v'de, alan başına 15 hücre analiz edildi; 4 bağımsız desen; veriler, P3 GFP sferoidlerinin ortalama ± S.E.M. (C) Geçiş analizi olarak temsil edilir. P3 küresellerinin farklı zaman noktalarındaki temsili görüntüler (i) desenli nöronlar veya (ii) laminin kaplama üzerinde. Ölçek çubuğu = 100 μm. iii. Desen konfluensi ile temsil edilen küresel göç; 4 bağımsız desen; veriler ortalama ± olarak temsil edilir ± S.E.M. Kısaltmaları: GFP = yeşil floresan protein; S.E.M. = ortalamanın standart hatası; MSD = Ortalama Kare Yer Değiştirme. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Video 1: Nöronlar veya laminin üzerindeki P3 hücreleri 8 saatin üzerinde kaydedildi (her 5 dakikada bir görüntülendi). Videoda nöronlarda (solda) ve laminin kaplamada (sağda) P3 tek hücreli göç gösterilir. Hücreler yeşil floresan proteini (GFP, yeşil renk) ve nükleer Domatesi (kırmızı renk) ifade etti. Bar = 50 μm. Bu videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Video 2: Nöronlar veya laminin üzerindeki P3 küreseloidleri 8 saatin üzerinde kaydedildi (her 5 dakikada bir görüntülenmiştir). Videoda nöronlarda (solda) ve laminin kaplamada (sağda) P3 küresel göçü göstermektedir. Hücreler yeşil floresan proteini (GFP, yeşil renk) ifade etti. Bar = 100 μm. Bu videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Yazarlar çıkar çatışmaları olmadığını beyan ederler.
Burada, desenli nöronlar üzerinde glioblastoma (GBM) göçünü analiz etmek için kullanımı kolay bir ortak kültür tahlili sunuyoruz. Nöronlar üzerinde GBM hücre göçünün kolay ölçülmesi için FiJi yazılımında bir makro geliştirdik ve nöronların GBM hücre invaziv kapasitesini değiştirdiğini gözlemledik.
Bu çalışma Fondation ARC 2020, Ligue Contre le Cancer (Comite de la Gironde), ARTC, Plan Cancer 2021, INCA PLBIO tarafından desteklendi. Alveole, Agence Nationale de la Recherche (Grant Labex BRAIN ANR-10-LABX-43) tarafından desteklenmektedir. Joris Guyon, Toulouse Üniversite Hastanesi'nden (CHU Toulouse) burs alan bir kişidir.
| (3-aminopropil) trietoksisilan | Sigma | 440140-100ML | Amino grubu, mPEG-SVA |
| 96 oyuklu yuvarlak tabanlı plakanın | biyokonjugasyonu için yararlıdırSarstedt | 2582624 | Sferoidleri hazırlamak için kullanılır |
| Accutase | Gibco | A11105-01 | -20 ° C'de saklanır; C (uzun vadeli) veya 4 & derece; C (kısa süreli), küre ayrışma enzimi |
| B27 | Gibco | 12587 | -20 °C'de saklanır; C, kullanmadan önce buzunu çözün |
| Temel Fibroblast Büyüme Faktörü | Peprotech | 100-18B | -20 ° C'de saklanır; C, kullanmadan önce buz çözme |
| Kontes Hücre Sayma OdasıSlaytlar | Invitrogen | C10283 | Hücre sayımı için kullanılır |
| Lameller | Marienfeld | 111580 | Hücre kültürü substratı |
| Kurutucu kartuşları | Sigma | Z363456-6EA | (3-aminopropil) trietoksisilan tedavisi sırasında mostürü azaltmak için kullanılır |
| DPBS 10x | Pan Biotech | P04-53-500 | 4'te saklanır ° C |
| Fiji yazılımı, MTrack2 makro | ImageJ | Resimleri analiz etmek için kullanılır | |
| Flask 75 cm² | Falcon | 10497302 | |
| HBSS | Sigma | H8264-500ML | |
| Heparin sodyum | Sigma | H3149-100KU | 4 ° C'de saklanır; C |
| Laminin | 114956-81-9 | Nöronal yapışmayı teşvik eder | |
| Leonardo yazılımı | öngörülen mikro desenlerin yüklenmesi | ||
| MetaMorph Yazılımı | Molecular Devices LLC | NA | Mikroskopi otomasyon yazılımı |
| Metilselüloz | Sigma | M0512 | %2 nihai konsantrasyon için NBM'de seyreltilmiş |
| Nörobazal ortam | Gibco | 21103-049 | 4 °C'de saklanır; C |
| Nikon TiE (S Fluor, 20x/0.75 NA) | motorlu tabla ile donatılmış ters mikroskop | ||
| Penisilin - Streptomisin | Gibco | 15140-122 | 4 &°C'de saklanır; C |
| PLPP | Alveol | PLPPclassic_1ml | PEG fırçasını bozmak için kullanılan foto başlatıcı |
| Poli (etilen glikol) -Süksinimidil Valerate (mPEG-SVA) | Laysan Bio | VA-PEG-VA-5000-5g | Kirlenme önleyici kaplama olarak kullanılır |
| PRIMO | Alveole | PRIMO1 | Dijital mikro ayna cihazı (DMD) tabanlı UV projeksiyon cihazı |
| Tripan mavisi %0,4 | ThermoFisher | T10282 | Hücre sayımı için kullanılır |
| Tripsin-EDTA | Sigma | T4049-100ML | Yapışık hücreleri ayırmak için kullanılır |