Bu makalede, melanom metastazının yeni aday aracılarını ve etki mekanizmalarını test etmek için kullanılan tekniklerin bir iş akışı açıklanmaktadır.
Yöntem makalesi
Bu makalede, melanom metastazının yeni aday aracılarını ve etki mekanizmalarını test etmek için kullanılan tekniklerin bir iş akışı açıklanmaktadır.
Metastaz, hücrelerin in vitro tahlillerle sadece eksik modellenen engellerin üstesinden gelmelerini gerektiren karmaşık bir süreçtir. Melanom metastazındaki yeni oyuncuları tanımlamak için sağlam, tekrarlanabilir in vivo modeller ve standartlaştırılmış yöntemler kullanılarak sistematik bir iş akışı oluşturulmuştur. Bu yaklaşım, bir genin metastazdaki rolünü tam olarak karakterize etmek için belirli deneysel aşamalarda veri çıkarımına izin verir. Modeller, genetiği değiştirilmiş melanom hücrelerinin intrakardiyak, intradermal veya subkutan enjeksiyonlar yoluyla farelere sokulması ve ardından seri in vivo görüntüleme ile izlenmesiyle oluşturulur. Önceden belirlenmiş son noktalara ulaşıldıktan sonra, primer tümörler ve / veya metastaz taşıyan organlar toplanır ve çeşitli analizler için işlenir. Tümör hücreleri, tek hücreli RNA dizilimi de dahil olmak üzere çeşitli 'omik' platformlardan herhangi birine sıralanabilir ve tabi tutulabilir. Organlar, metastazların genel yükünü ölçmek ve spesifik anatomik konumlarını haritalamak için görüntüleme ve immünohistopatolojik analizlere tabi tutulur. Engraftma, izleme, doku hasadı, işleme ve analiz için standartlaştırılmış protokoller de dahil olmak üzere bu optimize edilmiş boru hattı, hasta tarafından türetilmiş, kısa vadeli kültürler ve çeşitli katı kanser türlerinin insan ve murin hücre hatları için benimsenebilir.
Metastatik melanom ile ilişkili yüksek mortalite, dünya çapında melanom insidansının artmasıyla birleştiğinde1 (2025 yılına kadar tahminen% 7.86'lık bir artış) yeni tedavi yaklaşımları gerektirmektedir. Hedef keşfindeki ilerlemeler, oldukça karmaşık bir süreç olan tekrarlanabilir metastaz modellerine dayanmaktadır. Metastatik kaskadın adımları boyunca, melanom hücreleri bağışıklık sisteminden kaçmak ve uzak dokuların kolonizasyonunu sağlamak için sayısız engelin üstesinden gelmelidir2. Melanom hücrelerinin esnekliği ve uyarlanabilirliği, yüksek genetik mutasyon yükü 3 ve nöral tepe kökeni de dahil olmak üzere çok sayıda faktörden kaynaklanır ve bu da çok önemli fenotipik plastisite 3,4,5'i sağlar. Her adımda, transkripsiyonel programlar, metastaz yapan melanom hücrelerinin, bağışıklık sistemi6, hücre dışı ortam 7,8 ve temas ettikleri fizikselbariyerlerin hücresel mimarisini içeren mikro çevre ile çapraz konuşmadan gelen ipuçlarına dayanarak bir durumdan diğerine geçmesine izin verir. Örneğin, melanom hücreleri, önemli bağışıklık astarlayıcı tümör salgılanan faktörlerin ekspresyonunu azaltarak bağışıklık gözetimindenkaçarlar 6.
Çalışmalar, melanom hücrelerinin metastaz10 için uzak "hedef" organı hazırlamak için kemokinler ve sitokinler salgıladığı bir "premetastatik niş" tanımlamaktadır. Bu bulgular, metastatik melanom hücrelerinin organ tropizmi ve uzak dokulara erişmek için izledikleri anatomik yol hakkında önemli sorular ortaya çıkarmaktadır. İntravazasyondan sonra, melanom hücrelerinin lenfatikler (lenfatik yayılım) ve kan damarları (hematojen yayılım) yoluyla metastaz yaptıkları bilinmektedir2,11. Hastaların çoğu lokalize hastalık ile başvururken, olguların küçük bir alt kümesi uzak metastatik hastalık ile başvurmakta ve lenfatik yayılım göstermemektedir (negatif lenf nodu tutulumu)11, melanom için alternatif metastatik yolakların varlığını düşündürmektedir.
Metastatik bir bölgeyi kolonize ettiklerinde, melanom hücreleri epigenetik ve metabolik adaptasyonlara uğrar12,13. Yeni bölmelere erişmek ve istila etmek için, melanom hücreleri proteazlar 14 ve sitoiskelet modifikasyonları11,15 kullanır, bu da yeni konumlarına geçmelerini ve büyümelerini sağlar. Melanom hücrelerini hedeflemedeki zorluk, bu tür adaptasyonların karmaşıklığında ve sayısında yatmaktadır; Bu nedenle, alan mümkün olduğunca çok sayıda adımı ve uyarlamayı deneysel olarak yeniden yaratmak için çaba göstermelidir. Organoidler ve 3D kültürler16,17 gibi in vitro tahlillerdeki sayısız ilerlemeye rağmen, bu modeller sadece in vivo metastatik kaskadı tam olarak özetlememektedir.
Murin modelleri, tekrarlanabilirlik, teknik fizibilite ve insan hastalığının simülasyonu arasında bir denge kurarak değer göstermiştir. İntravasküler, ortopik ve heterotopik olarak implante edilmiş melanom hücreleri, hasta kaynaklı ksenogreftlerden veya kısa süreli kültürlerden bağışıklık sistemi baskılanmış veya insanlaştırılmış farelere metastatik melanomda hedef keşfinin bel kemiğini temsil eder. Bununla birlikte, bu sistemler genellikle metastaz üzerinde çok önemli bir biyolojik kısıtlamadan yoksundur: bağışıklık sistemi. Bu kısıtlamaya sahip olan sinjenik melanom metastazı modelleri bu alanda nispeten azdır. B16-F1018, YUMM hücre hatları ailesi 19, SM1 20, D4M3 21, RIM3 22veya daha yakın zamanda immünokompetan farelerde geliştirilen bu sistemler, RMS 23 veM1 (Mel114433), M3 (HCmel1274), M4 (B2905) 24 melanom hücre hatları dahil olmak üzere, melanom progresyonunda konakçı immün yanıtının karmaşık rolünün araştırılmasını kolaylaştırır.
Burada, melanom metastazı hedef tanımlaması için bir boru hattı sunulmaktadır. Melanom hasta kohortlarından üretilen artan ve daha büyük 'omik' veri kümeleri ile, en klinik vaat eden çalışmaların, büyük veri entegrasyonundan kaynaklanan çalışmalar olduğunu ve titiz fonksiyonel ve mekanik sorgulamaya yol açtığını varsayıyoruz25,26,27,28. Metastatik süreçteki potansiyel hedefleri incelemek için fare modellerini kullanarak, in vivo-spesifik olayları ve doku etkileşimlerini açıklayabilir, böylece klinik çeviri olasılığını artırabilir. Metastatik yükü ölçmek için birden fazla yöntem özetlenmiş ve herhangi bir deneyin sonuçları hakkında tamamlayıcı veriler sağlanmıştır. Çeşitli organlardaki tümörlerden tek hücreli izolasyon için bir protokol, metastatik hücrelerde gen ekspresyonunun tarafsız karakterizasyonuna yardımcı olmak için tanımlanmıştır, bu da tek hücreli veya toplu RNA diziliminden önce gelebilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
NOT: Aşağıdaki protokolde yer alan hayvan prosedürleri, New York Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır. Tüm prosedürler, Uluslararası Laboratuvar Hayvanları Bakımı Değerlendirme ve Akreditasyon Derneği (AAALAC) tarafından onaylanan tesislerde yürütülmektedir. Şekil 1, genel deneysel yaklaşımı göstermektedir.
1. Hasta kaynaklı melanom kısa süreli kültürler (STC'ler)

Şekil 1: Hasta veri entegrasyonundan farelerden gelen in vivo verilerin oluşturulmasına ve analizine kadar açıklanan iş akışını gösteren şematik. Kısaltmalar: LOF = fonksiyon kaybı; GOF = fonksiyon kazancı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
2. Ksenograft implantasyonu
NOT: Burada açıklanan deneysel prosedürler, adaptif ve doğuştan gelen bağışıklık sistemlerini bozmuş farelerde, NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl / SzJ (NSG) fareleri; veya T hücresi eksikliği olan atimik / çıplak (NU / J) fareler gibi yalnızca adaptif bağışıklığa sahip olmayan farelerde. Hayvanlar erkek cinsiyetten, 8 ila 10 haftalıktır. Dişiler sıklıkla tümör hücrelerinin intrakardiyak enjeksiyonu üzerine yüksek bir gonadal metastaz insidansı sergiler ve bu da sağkalımlarını azaltır.
3. Aşamalı sağkalım cerrahisi (SSS)
4. İn vivo görüntüleme (Şekil 2A)
5. Ex vivo manyetik rezonans görüntüleme
6. Tek hücreli veya toplu RNA dizilimi için doku işleme
7. Hayvan dokusu perfüzyonu ve immünohistolojik analizlere hazırlık

Şekil 2: Melanom metastazında aday genlerin etkilerinin analizi için çok yönlü yaklaşımı gösteren BLI, brightfield, ex vivo floresan ve H&E boyama görüntülerine örnekler. (A) BLI, (B) BF, (C) ex vivo floresan ve (D) H&E boyama görüntüleri. Gösterim amacıyla kullanılan görüntüler, hedeflenmeyen bir kontrol shRNA'sı (shNTC) veya FUT8'i hedefleyen bir shRNA ile dönüştürülen 131/6-4L melanom hücrelerinin immün yetmezlikli (NSG) farelere enjekte edildiği bir deneye karşılık gelmektedir. FUT8 susturma, melanom hücrelerinin metastatik yayılımını bozmuştur. Ölçek çubukları ve renk çubuğu = p/sn/cm2/sr × 106 (A), 100 mm (B, C), 100 μm (D). Kısaltmalar: BLI = biyolüminesans görüntüleme; H&E = hematoksilin ve eozin; shRNA = kısa saç tokası RNA; shNTC = hedeflemeyen kontrol shRNA; NSG = obez olmayan diyabetik şiddetli kombine immün yetmezlik gaması; FUT8 = fukoziltransferaz 8; BF = parlak alan. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
8. Nükleer Mitotik Aparat Proteini (NuMA) boyama (Şekil 3)
9. Doku dilimi immünofloresan
Belirli bir gen adayının gerekli olduğu metastatik aşamayı tanımlamak için (örneğin, ekstravazasyon ve tohumlamadan sonra hayatta kalma), enjeksiyondan uzak organ invazyonuna, tohumlamaya ve büyümeye tümör hücresi ilerlemesini izlemek için farklı zaman noktalarında doku dilimi immünofloresansı belirlenebilir. Bu yaklaşım, ekstravazasyon olayını yakalamak için komşu hücreler için belirteçlerin eklenmesine izin verir ve çevredeki tümör mikroçevre değişiklikleri33.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Aşağıdaki rakamlar, melanom metastazının yeni sürücülerinin tanımlanması için açıklanan iş akışının nasıl uygulandığını göstermektedir. Şekil 2 , fukoziltransferaz FUT8'in in vivo melanom metastazının susturulmasının etkilerinin incelendiği yayınlanmış bir çalışmanın sonuçlarını özetlemektedir26. Kısaca, insan hasta glikomik verilerinin analizi (lektin dizileri ile elde edilen) ve transkriptomik profilleme, karşılık gelen fukoziltransferazdaki (FUT8) artışla ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu teknik raporun amacı, melanom metastazındaki potansiyel aktörlerin araştırılması için standartlaştırılmış, yukarıdan aşağıya bir iş akışı sunmaktır. İn vivo deneyler maliyetli ve zaman alıcı olabileceğinden, verimliliği en üst düzeye çıkarma ve elde edilen bilgilerin değerini artırma stratejileri çok önemlidir.
Aynı deneydeki bulguları çapraz doğrulamak için tamamlayıcı yaklaşımların kullanılması zorunludur. Örneğin, hem NuMA immünohistokimyasal boyama hem de BLI, metastatik yükü ö...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların beyan edecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
NYU Langone Health'teki İleri Araştırma Teknolojileri Bölümü'ne (DART) ve özellikle Perlmutter Kanser Merkezi Destek Hibe / NCI 5P30CA016087 tarafından kısmen desteklenen Deneysel Patoloji Araştırma Laboratuvarı, Genom Teknoloji Merkezi, Sitometri ve Hücre Sıralama Laboratuvarı, Klinik Öncesi Görüntüleme Çekirdeği'ne teşekkür ederiz. NYU Disiplinlerarası Melanom İşbirliği Grubu'na (PI: Dr. Iman Osman), IRB onaylı protokoller (Universal Consent study #s16-00122 ve Interdisciplinary Melanom Cooperative Group study #10362) aracılığıyla elde edilen hasta kaynaklı melanom kısa süreli kültürlerine+ (10-230BM ve 12-273BM) erişim sağladığı için teşekkür ederiz. 113/6-4L ve 131/4-5B1 melanom hücre hatları* sağladığı için Dr. Robert Kerbel'e (Toronto Üniversitesi) ve WM 4265-2, WM 4257s-1, WM 4257-2 melanom kısa süreli kültürleri sağladığı için Dr. Meenhard Herlyn'e (Wistar Enstitüsü) teşekkür ederiz**. E.H., NIH / NCI R01CA243446, P01CA206980, Amerikan Kanser Derneği-Melanom Araştırma İttifakı Ekibi Bilim Ödülü ve bir NIH Melanom SPORE (NCI P50 CA225450; PI: I.O.). Şekil 1, Biorender.com ile oluşturulmuştur.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| #15 Günah Bıçağı | Cerrahi prosedürler için | WPI | 500242 |
| # 3 Scapel Kolu | WPI | 500236 | Cerrahi prosedürler için |
| 1 mL Tüberkülin şırıngası, kayma ucu | BD | 309626 | Enjeksiyonları |
| 10 mL şırınga, kayma ucu | BD | 301029 | Perfüzyon |
| %10 Formalin Sodyum Tamponlu | EK Industries | 4499-20L | Perfüzyon/doku fiksatifi |
| için 15 mL Konik | Corning | 430052 | Hücre kültürü |
| 15 mL Konik Polipropilen Santrifüj Tüpleri | Falcon | 352196 | Hücre kültürü |
| 200 Kanıt Etanol | Deacon Labs | 04-355-223 | Histoloji |
| 22G – 22mm iğne | BD | 305156 | Perfüzyon |
| 4-0 Vicryl | Sütür Ethicon | J464G | Sütür |
| %4 Carson fosfat tamponlu Paraformaldehit | EMS | 15733-10 | Perfüzyon / doku fiksatif |
| 40 ve mikro için; m | Corning | 431750 | Doku işleme |
| 5-0 Emilebilir Sütür | Ethicon | 6542000 | Kapatma |
| 50 mL Konik | Corning | 430828 | Hücre kültürü |
| 50mL Konik Polipropilen Santrifüj Tüpleri | Falcon | 352070 | Hücre kültürü |
| 7-0 İpek sütür | FST | 18020-70 | Ligatür |
| 70 ve mikro; m | Corning | 431751 | Doku işleme |
| Solmaya karşı dayanıklı montaj ortamı | Vector Labs | H-1000-10 | İmmünofloresan |
| Yaklaşımı, 10cm | WPI | 14189 | Mikrocerrahi prosedürler için |
| Avance | Bruker | 3 HD | NMR Konsolu |
| Biospec 7030 | Bruker | 7030 | Mikro MRI |
| BSA | Bioreg | A941 | NuMA Boyama |
| Castroviejo dikiş forsepsleri, düz uçlar 5.5mm bağlama platformu, 11cm | WPI | WP5025501 | Mikrocerrahi prosedürler için |
| Coplin Boyama Kavanozu | Bel-Art | F44208-1000 | Histoloji |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D9542-1MG | İmmünofloresan |
| dCas9-KRAB | Addgene | 110820 | Genetik manipülasyon |
| DNase I | NEB | M0303L | Doku işleme |
| DPBS | Corning | 21-030-CM | Doku işleme |
| Ekstra Keskin Kaplamasız Tek Kenar Bıçağı | GEM | 62-0167 | Doku işleme |
| Hücre Dışı Matriks Substratı | Corning | 354234 | Azaltılmış Büyüme Faktörünü Düşünün (alternatif olarak |
| FBS | Cytiva | SH30910.03 | Hücre kültürü Fiji |
| Image J | Fiji Image J | Software | Immunofluorescence |
| Keçi anti-tavşan HRP konjuge multimer | Thermo Fisher | A16104 | NuMA Boyama Keçi |
| Serumu | Gibco | PCN5000 | İmmünofloresan |
| HBSS | Corning | 21-020-CV | Doku işleme |
| Hematoksilen ve nbsp; | Richard-Allan Bilimsel | 7231 | Histoloji |
| Illumina III | PerkinElmer | CLS136334 | BLI Enstrüman |
| İnsülin şırınga 28G - 8mm iğne | BD | 329424 | Enjeksiyonları |
| İnsülin şırınga 31G - 6mm iğne ve nbsp; | BD | 326730 | Enjeksiyonlar |
| İris Forseps, 10.2cm, Tam Eğri, tırtıklı | WPI | 504478 | Perfüzyon ve cerrahi prosedürler için |
| İzofluran USP | Covetrus | 11695067772 | Anestezi |
| Kuyumcular #7 Forseps Titanyum 11 cm 0.07 x 0.01 mm Uç | WPI WP6570 | Mikrocerrahi prosedürler için | |
| Ketamin HCl 100mg/mL | Mylan Ind. | 1049007 | Anestezi |
| lentiCRISPRv2 | Addgene | 98290 | Genetik manipülasyon |
| Lycopersicon Esculentum (Domates) Lektin, DyLight 649 | Invitrogen | L32472 | Vasküler endotel hücreleri marker |
| MEM esansiyel olmayan amino asitler X 100 | Corning | 25-025-CI | Hücre kültürü |
| Metzenbaum Makas | WPI | 503269 | Cerrahi için prosedürler |
| Mikroenjeksiyon Ünitesi | KOPF | 5000 | İntrakardiyak enjeksiyonlar |
| NaCl | Fisher | S25877 | NuMA Boyama |
| İğne 30G x 25mm | BD | 305128 | İntrakardiyak Enjeksiyon |
| İğnesi 33G x 15mm | Hamilton | 7747-01 | İntrakarotis Enjeksiyon |
| İğnesi tutucusu, Castroviejo, 14cm, kilitli, 1.2mm Tırtıklı Çeneler | WPI | 14137-G | Mikrocerrahi prosedürler için |
| NOD. Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ fareler | Jackson Laboratuvarı | 005557 | Murine modeli |
| NU/J fareleri | Jackson Laboratuvarı | 002019 | Murine modeli |
| Nükleer Mitotik Cihaz Protein poliklonal tavşan anti-insan | Abcam | 97585 | NuMA Boyama |
| Penisilin-Streptomisin 10000U/mL | Gibco | 15140122 | Hücre kültürü |
| Percoll | GE | 0891-01 | yoğunluk ayırma çözeltisi |
| PI Klasik Cerrahi Eldivenler | Kardinal Sağlık | 2D72PT75X | Cerrahi |
| pLKO Tet-On | Addgene | 21915 | Genetik manipülasyon |
| Povidon-İyot% 10 Çözelti | Medline | MDS093943 | Cerrahisi |
| Proparakain Damlaları% 0.5 | Akorn Pharma | AX0501 | Oftalmik lokal anestezik |
| Puralube Petrolatum Oftalmik Merhem | Dechra | 83592 | Anestezi |
| Tıraş Bıçağı Çift Kenarlı Bıçaklar | EMS | 72000 | Tıraş ve Vibrotomlu Beyin Dilimleme |
| Refleks 9mm EZ Klips | Beyin Ağacı | EZC- KIT | Yara kapatma |
| RPMI 1640 | Corning | 10-040-CM | Hücre kültürü |
| Makası, Bahar 10.5cm Str, 8mm Bıçaklar | WPI | 501235 | Mikrocerrahi prosedürler için |
| Yarı Otomatik Titreşimli Bıçak Mikrotom | Leica | VT1200 | Beyin Dilimi İmmünofloresan |
| Tek Kanallı Anestezi Buharlaştırıcı Sistemi | Kent Scientific | VetFlo-1210S | Anestezi |
| Smartbox Masaüstü Oda Sistemi ve Egzoz Blower | EZ Sistemleri | TT4000 | CO2 Ötenazi |
| Steril Fenestre Tek Kullanımlık Örtü | Medline | NON21002 | Cerrahisi |
| Set-In Kollu Steril Takviyesiz Aurora Cerrahi Önlükler | Medline | DYNJP2715 | Cerrahisi |
| T25 Şişesi | Corning | 430639 | Hücre kültürü |
| Tris | Corning | 46-031-CM | NuMA Boyama |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-500ML | İmmünofloresan |
| Troutman bağlama forsepsleri, 10cm, Kavisli G deseni, bağlama platformlu 0,52 mm uç | WPI | WP505210 | Mikrocerrahi prosedürler için |
| Damar klipsleri 10G Basınç 5x 0.8mm Çeneler, 5 / paket | WPI | 15911 | İçin mikrocerrahi prosedürler |
| Visiopharm | Visiopharm Visiopharm | NuMA Boyama Kantitasyon Yazılımı | |
| Ksilazin 100mg/mL | Akorn Pharma | 59399-111-50 | Anestezi |
| Ksilen | Fisher | X3P-1GAL | Histoloji |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste