頭頸部扁平上皮癌の亜集団持つ幹細胞特性の単離とキャラクタリゼーション

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Gilormini, M., Wozny, A. S., Battiston-Montagne, P., Ardail, D., Alphonse, G., Rodriguez-Lafrasse, C. Isolation and Characterization of a Head and Neck Squamous Cell Carcinoma Subpopulation Having Stem Cell Characteristics. J. Vis. Exp. (111), e53958, doi:10.3791/53958 (2016).

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Abstract

頭頸部扁平上皮癌(HNSCC)の進行の理解の進歩にもかかわらず、5年生存率は、局所的再発および遠隔転移に低いままです。この再発を説明するための1つの仮説は、固有の化学療法および放射線抵抗性を提示するがん幹細胞様細胞(CSCは)の存在です。新たな治療戦略を開発するためには、標的治療の有効性を検証する実験モデルを有し、したがって、のCSCの同定および単離のための信頼できる方法が必要です。この目的のために、我々は、蛍光活性化細胞選別(FACS)によって実行二つの連続するセルソーティングの組み合わせに依存しているヒトHNSCC細胞株からのCSCを単離するためのプロトコルを提示します。第1は、ヘキスト33342などの重要なDNA色素は細胞が目にソートし、ATP結合カセット(ABC)トランスポータータンパク質を過剰発現するため、除外し、他の人の間でするのCSCのプロパティに基づいていますこの方法は、「サイドポピュレーション」(SP)として識別されています。 SP細胞は親細胞の(<5%)低いパーセンテージを表すように、成長期には、第二の細胞選別の前にそれらの数を増加させるために必要です。次のステップは、他の二つのHNSCC幹細胞の特性は、細胞表面マーカーCD44( CD44)およびアルデヒドデヒドロゲナーゼの過剰発現(ALDH 高い )の高発現レベル、すなわち有する細胞の選択を可能にします。単一のマーカーの使用は、CSCを単離するための多数の制限および落とし穴を有するため、SP、CD44およびALDHマーカーの組み合わせは、生細胞を必要とするさらなる分析および機能的アッセイのためのCSCを単離するための有用なツールを提供します。 CSCの幹のような特性は、最終的にtumorispheresの形成とβカテニンの発現によりin vitroで検証しました。

Introduction

頭頸部扁平上皮癌(HNSCC)は、世界的に一般的な悪性腫瘍であり、現在の治療法の進歩にもかかわらず、進行した疾患を有する患者は予後不良です。患者の全体の5年生存率は、手術、化学療法、放射線療法及び標的 - 療法を含む治療法の組み合わせにもかかわらず、約30%です。最近の研究では、抗がん治療1次がん幹細胞様細胞(CSCは)の生存に局所再発および遠隔転移を属性。乳房、脳、前立腺、肺、結腸、膵臓、肝臓および皮膚2-含む種々の固形腫瘍における幹細胞の特性(未分化状態、自己再生および分化能力、およびテロメラーゼ活性)を提示する細胞の存在を支持する証拠が蓄積されています10。しかし、CSCをの起源は11,12不明のままです。これらは、正常な幹細胞3,13またはdedifferenの悪性転換から生じ得ますCSCのような機能14,15を獲得する腫瘍細胞のtiation。したがって、CSCをに関連する独特の経路を理解することは耐性HNSCCの早期診断と治療への洞察を提供します。

それのCSCはまた、腫瘍細胞のバルク16〜19と比較し、低酸素ニッチ20内に局在する腫瘍の再発を生じ、標準的な化学療法および放射線療法を回避耐性の表現型を有することが提案されています。多くの要因は、静止の傾向としてのCSCのこれらの抵抗、強化DNA修復、アップレギュレートされ、細胞周期制御機構、及びフリーラジカルスカベンジャー21を説明するために提案されています。また、いくつかの発癌分子経路は、具体的にCSCを17で活性化されてもよいです。さらにターゲット・治療のためのCSCの知識を向上させるために、我々は、中の幹細胞関連マーカーの不均一性のために、のCSCの同定および単離のための信頼できる方法が必要癌22の様々なタイプ。

HNSCCにおいて、幹様腫瘍開始細胞がそのような薬物排出トランスポーターの発現23と異なるCSCバイオマーカー(CD44 、CD24 CD133 、のc-Met +表現10,24を発現する細胞を選別することにより、一次患者の腫瘍から単離されています25、またはALDH 活性26)またはCSC特性を有するsquamospheresを形成するために、主要な患者の腫瘍を栽培。それにもかかわらず、squamospheresの数は、このように、さらなる特徴付けのための小さなサンプルサイズが27を研究して与え、2継代後に劇的に減少します。したがって、十分に確立された細胞株から出発インビトロアッセイのCSCの知識を向上させるために実験を設計するための簡単なソリューションです。

この記事の目的は、マルチパラメトリックフローサイトメトリー分析aを用いHNSCC細胞株からのCSCを単離するための方法を提案することですNDセルソーティング。 ALDH活性を含むいくつかのCSCの特性との相関におけるCD44の発現は、サイドポピュレーション(SP)の表現型、スフェロイド形成能と腫瘍形成を分離したCSCのこのサブ集団を特徴付けるために使用されます。 CD44、細胞表面糖タンパク質は、細胞接着および遊走に関与しています。 CD44は、高度に頭頸部癌モデル29-31を含め、CSCを28多くの固形腫瘍で発現されます。 CD44 low細胞が10できないのに対し、さらに、CD44 細胞は、in vivo異種の腫瘍を発生させることができます。 SPアッセイは、CSC膜内で過剰発現トランスポータータンパク質のATP結合カセット(ABC)ファミリーを介しヘキスト色素22を流出する細胞の差電位に基づいています。このアッセイでは、対照試料中のベラパミルなどのABCトランスポーター阻害剤の使用を含みます。アルデヒド脱水素酵素(ALDH)は、RETにレチノールの変換に関与する細胞内酵素であります初期の幹細胞の分化25,26の間inoic酸。高いALDH活性ショーHNSCC 26における幹様細胞の挙動およびALDH 高い細胞の非常に少ない数を示す細胞は、 インビボ 26,32 腫瘍を生成することができます。

これらのマーカーとプロパティの組み合わせが正常にベルトラン間tのアルで使用されていた インビトロ及び光子と炭素イオン照射19にこれらのCSCの生体内で抵抗を研究します。それらの結果は、様々な細胞マーカーおよび特性の組み合わせは、単一のマーカーのアプローチよりHNSCCのCSC集団に関する有用な研究のために、より選択的であることを示しました。

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Protocol

すべての動物の手順は、動物のケアのローカルガイドラインに従って行いました。本研究の全ての詳細はCECCAPP、フランスの倫理委員会によって承認されました。

ヘキスト染料流出アッセイによるサイドポピュレーション(SP)の1選定

  1. ヘキスト33342染料を用いて50万個の細胞を染色します。
    1. 1「ヘキスト」と表示されたチューブと「ヘキストとベラパミル」と表示された1:2 15ミリリットルに円錐形の底部を有する滅菌チューブを準備します。滅菌水で5 mMのベラパミル塩酸塩溶液10mlを準備します。幹細胞の培養培地(CM)を調製します。
      1. 、CSC(CM-CSC)のためのCM​​を調製以下を組み合わせる:ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM):F12(1:3、v:v)によって精製したウシ胎児血清(FCS)を、5%、ヒドロコルチゾンの0.04 mg / Lでペニシリン、ストレプトマイシンを0.1g / L、および20μgの上皮成長因子(EGFR)の/ Lの、100 U / mlです。
    2. 層流フードの下で、細胞をトリプシン処理。秒で洗浄し、メディアを削除terileリン酸緩衝生理食塩水(PBS)と75 cm 2のフラスコのためにトリプシンEDTA 1mlの(は0.5g / L)を添加します。 37℃で3分間インキュベート。親細胞株のために使用される培養培地を添加することによって反応を停止させます。細胞カウンターを用いて細胞数をカウントします。
      1. 親細胞株(CM-P)のためのCM​​を調製するために、10%FCS、0.4ミリグラム/ヒドロコルチゾンのL、ペニシリン100 U / mlで、0.1グラム/ Lのストレプトマイシン)を含むDMEMを補います。
    3. CM-Pで10 7細胞/ mlを得るために、ステップ1.1.2で得られた細胞懸濁液を希釈します。チューブ内のチューブに100μlの(10 6細胞)を入れ、「ヘキストとベラパミル」と4ミリリットル(4×10 7細胞) "ヘキスト」:準備2チューブ中の細胞懸濁液を分割します。
    4. サンプル「ヘキストおよびベラパミル」では、5 mMのベラパミル塩酸塩溶液(最終濃度:0.5 mM)の10μlのを追加し、穏やかに混合します。 1グラム/ Lのヘキストの5μlの溶液(:0.1グラム/ Lの最終濃度)を追加します。サンプル&#で34;ヘキスト」、10 6細胞(200μlの合計)あたり1グラム/ Lのヘキスト溶液5μlを追加するには、今後、アルミ箔を使用して直接光暴露から保護したサンプルを保ちます。
    5. 1時間30分間37℃の水浴ですべてのチューブをインキュベートします。沈降から細胞を防止するために、穏やかに15分ごとに混ぜます。
    6. 4℃で5分間、250×gで遠心分離管。上清を除去し、1×PBS 2mLで各ペレットを再懸濁します。
    7. 4℃で5分間、250×gで遠心分離管。上清を取り除きます。 PBS緩衝液で希釈した5 mg / LのPI 4ml中のPBS緩衝液と「ヘキスト「ペレットで希釈して5 mg / Lのヨウ化プロピジウム(PI)の500μLで再懸濁「ヘキストおよびベラパミル「ペレット。
    8. フローサイトメーター上のサンプルの取り込みのためのチューブに単一細胞を凝集物を除去し、収集するために70μmのセルストレーナーを介して試料溶液を転送します。サンプルを氷上に保ち、アルミ箔を使用して直接光の暴露から保護します。
  2. 私細胞選別によってヘキスト色素を除くサイド人口のゾル化。
    1. 次のパラメータを使用してソーターフローサイトメトリーヘキスト負の細胞分離を実行します。UVレーザー(355 nm)で、ブルーヘキスト(BPを450/50)と赤ヘキストフィルタ(BPを610/20)とUVレーザーパス上の2の検出器、および2コレクター。
      1. まず、染色およびフローサイトメーターセットアップを流すための陽性対照として役立つサンプル「ヘキスト "を分析します。
      2. サイトメーターソフトウェアを使用して、「グローバル・ワークシート」ウィンドウで、「ドットプロット」をクリックします(第五右画像を上)とグローバルワークシート上のグラフを作成します。縦軸に、右クリックで、FSC-A(前方散乱)、横軸に、SSC-A(側方散乱)( 図1A)を選択ます。同様に、SCC-Hドットプロット対SSC-Wを作成します。この第2のドットプロットでは、P1領域を作成するには、「多角形ゲート」(第十四右の写真をトップ)( 1B)33 クリックします。
        注:P1領域がします単一細胞を包含し、ダブレットを判別します。
      3. オプション:P1にゲートをPI対FSC-Aを作成することにより、PI陽性細胞を除外します。このドットプロットでは、PI陽性の死細胞を排除するために、PI陰性集団(P2)を選​​択します。
      4. サイトメーターソフトウェアを使用して、「グローバル・ワークシート」ウィンドウで、「ドットプロット」をクリックして、グローバルワークシート上のグラフを作成します。縦軸に、右クリックで、青ヘキスト-Aを選択し、横軸に、赤ヘキスト-A。人口の上で右クリックすると、「ショーの人口」とP1を選択します。このドットプロットでは、細胞( 図1C)の主な人口の左側のサイドアームとして表示され、負のヘキスト色素側人口(SP)細胞を選択するための領域(P2)を作成します。
    2. サンプル「ヘキスト」を分析し、10,000事象を収集します。 SP集団を表すゲートP2は、よく配置されていることを確認するために、サンプルを分析し、「ヘキストおよびベラパミル」(10,000イベント)SPの人口( 図1D)の消失を観察しました。
    3. 1.1.1.1で作製したCM-CSCの1ミリリットルを含む15mlチューブでSPヘキスト染料陰性細胞を収集します。
    4. 5分間250×gで細胞選別、遠心分離細胞懸濁液の終わりに、上清を除去し、CM-CSCの1mlでペレットを再懸濁。細胞カウンターを用いて選別された細胞の数を計数し、培養フラスコへの細胞の適切な数を転送する( 表1参照)。 CM-CSCを加え、37℃、5%CO 2雰囲気中でインキュベートします。
    5. 5×10 7細胞(ステップ3、「細胞培養法」を参照)の最小値があるまで2通路の最大のために、同じ条件下で培養中の細胞を維持します。

サイド人口ソートにおけるCD44 / ALDH サブ人口の2セレクション

  1. ALDH検出キットおよびCとSP細胞の50万ドルを染色D44抗体。
    1. 「未着色」(管A)、「CD44-APC」(管B)、「IgG1の-APC」(チューブC)、「ALDH」(チューブd)は、「ALDHとDEAB:7 15ミリリットルを次のようにラベルされた滅菌チューブを準備します「(チューブe)は、「ALDHおよびCD44-APC」(チューブf)は、「ALDH、DEABおよびCD44-APC」(チューブグラム)。染色中に4℃で全てのチューブおよび試薬を保管してください。
    2. (キットに含まれる)は、バッファ1の4.5ミリリットルとCD44-APC(アロフィコシアニン)抗体(1:100希釈)の45μlの緩衝液Aを準備します。バッファ1の100μlのおよびIgG1-APC抗体の1μlの(1:100希釈)を用いて緩衝液Bを準備します。バッファ1の4ミリリットルとキットの試薬20μlの緩衝液Cを準備します。
    3. 10 7細胞/ mlで、以前に選別された細胞(ステップ1.2.5)の細胞懸濁液を準備します。 、BおよびC、ならびに管Fに4ミリリットル(4×10 7細胞)を試験管に100μLの細胞懸濁液(10 6細胞)を加えます。現時点では、チューブのD、E及びグラムで細胞を入れないでください。
    4. 5分間250×gで細胞を含むチューブを遠心。上清を除去し、チューブにペレットを再懸濁し、バッファ1の100μl中b及びcチューブeおよびgのジエチルアミノ5μlの(DEAB)、ALDH阻害剤を追加します。
      1. 4ミリリットルの試薬Cと、すぐにF管で細胞を再懸濁し、チューブのD、E及びグラムに100μLを移します。 30分間37℃の水浴ですべてのチューブをインキュベートし、アルミ箔を用いた直接光の暴露から保護します。沈降から細胞を防ぐために15分後にボルテックスで穏やかに細胞懸濁液を混合します。
    5. この瞬間から、氷上のチューブを保持し、アルミ箔を用いた直接光の暴露から保護しました。遠心分離機4℃で5分間、250×gで全てのチューブ、上清を除去します。
    6. 4ミリリットルと他のチューブに緩衝液Bを100μlの緩衝A.再懸濁管cの100μlのとb及びグラムのチューブ、再懸濁チューブfは1インキュベート10分4℃で緩衝液100μlを追加します; C。
    7. 遠心分離機4℃で5分間、250×gで全てのチューブ、上清を除去します。 4℃で5分間、250×gで再びバッファ1(チューブfの4 ml)及び遠心分離機の1ミリリットルで一回すすいでください。上清を取り除きます。再懸濁4ミリリットルとバッファ1の1ミリリットル中の他のすべてのチューブ内チューブFペレットを。
    8. 凝集物を除去し、フローサイトメーター上のサンプルの取り込みのために適切なチューブ内の単一細胞を収集するために70μmのセルストレーナーを介して試料溶液を転送します。
  2. 蛍光活性化細胞選別によってCD44 / ALDH 細胞集団の単離。
    1. ブルーレーザー(488 nm)の赤色レーザ(波長633nm)、FITCフィルター(530/30)と青色レーザ経路上の1検出器、1:次のパラメータを使用してフローサイトメトリーソーターのソートCD44 / ALDH 高いセルを行いますAPCフィルタ(20分の660)と2コレクターの赤色レーザー経路上の検出器。
    2. サイトメーターソフトウェアを使用して、ドットPLO」をクリックしてくださいトン」(第五右上の画像)のセクション1.2.1.2に記載されているように細胞形態をチェックして、SSC-H対SSC-Wで単セルで構成される集団を選択するために、SSCドットプロット対FSC-Aを作成しますドットプロット。
    3. サイトメーターソフトウェアを使用して、「グローバル・ワークシート」ウィンドウで、「ドットプロット」をクリックして、グローバルワークシート上のグラフを作成します。縦軸に、右クリックで、二重染色された集団を選択するために、APC-Aと横軸、FITC-A上を選択します。 ALDH 高い細胞( 図2A)を選択するために、dおよびeチューブを使用してゲートを作成します。注:陽性細胞はDEAB( 図2B)で処理されたチューブe。で消えます。
      1. 同じチャート上では、CD44 high細胞( 図2Cおよび2D)を選択するために、チューブのb及びcを用いて第2のゲートを作成します。陽性細胞は、IgG1-APCを含むチューブに消えます。 fとgのチューブを分析し、CD44 / ALDHを<含まれる第3ゲートを作成SUP> high細胞( 図2Eおよび2F)。
        注:陽性細胞のIgG1-APC( 図2D)を含む管中に存在する場合、細胞およびAPC染色抗体との間の相互作用は特異的ではありません。
    4. CM-CSCの1ミリリットルを含む15ミリリットルチューブにCD44 / ALDH 細胞を収集します。 CM 19の1ミリリットルを含む15ミリリットルチューブにも CD44 / ALDHを収集します。注:ステップ1.1.1.1で説明したようにCM-CSCを準備します。
    5. 、5分間250×gで細胞懸濁液を遠心上清を除去し、CM-CSCの1mlでペレットを再懸濁。選別された細胞の数をカウントします。

3.細胞培養法

  1. 上記のように細胞の二重選別した後、5%CO 2、37℃で、CM-CSCと適切な培養フラスコ( 表1)に分類された細胞をプレート。 18-24時間後、細胞が付着しているかどうかを確認し、培地を変更します。拡大コロニーが50%コンフルエントより大きくなるまで、3日毎に培地を変更します。
  2. 培養フラスコから細胞をトリプシン処理するためにEDTA( 表1) -トリプシン0.5グラム/ Lの適切な量を使用してください。 37℃で細胞を3~5分間インキュベートします。トリプシンの作用を停止するためにCM-CSC( 表1)の適切な量を追加します。
  3. 得られた細胞の数をカウントし、CM-CSCと175 cm 2の培養フラスコ中で4×10 5細胞をプレー。 37℃で培養し、5%CO 2。この濃度で、24時間の倍加時間を有する細胞は、7日間で70%コンフルエントになります。
  4. 彼らは3継代を受けた前に、in vitroおよびin vivo実験のためのCSCを使用してください。

腫瘍の可能性とCSC特性4.確認

  1. CD44 / ALDHの腫瘍の可能性を確認するために、腫瘍球形成高い細胞。
    1. 3.2で説明したように、細胞をトリプシン処理します。 5分間、250×gで15ミリリットルチューブと遠心分離機に1×10 6細胞を追加します。上清を除去し、DMEM中でペレットを再懸濁:F12(3:1)rhEGFのメディアFCS無料、20 ng / mlで、ヘパリンおよび1×B27の4 mg / Lでを。 37℃で6ウェル低足場プレート培養フラスコ中で細胞をインキュベートし、5%CO 2。
      注意:使用DMEM:F12(3:1)細胞は、FCSなく成長しない場合、FCSの5%、rhEGFの20 ngの/ mlの、4ヘパリンのmg / Lでかつ1×B27を含む培地。
    2. 図3A)を播種後4〜10日から光学顕微鏡で腫瘍球形成を観察します。
      注:腫瘍球の直径以上35μmであるべきです。 CD44 / ALDH 細胞はCD44 / ALDHのに比べ数と大きさの点でより速く、より強化された腫瘍球形成を表示します。
  2. in vivoで腫瘍形成能を評価した後NOD-SCIDマウスにおけるCD44 / ALDH 高い細胞の皮下注射。
    1. 選別後の3つの異なる濃度でPBS中に再懸濁細胞(10 4細胞/ mlで、10 5細胞/ mlで、10 6細胞/ ml)。 6マウスの右側腹部に皮下に10 4細胞/ ml(10 3細胞)の100μLを注入します。 10 5細胞/ ml(10 4細胞)、および10 6細胞/ ml(10 5細胞)についても同様にします。
      注:10 3細胞を試験することができるよりも低い希釈。
    2. 左脇腹領域にCD44 / ALDH low細胞の同じ濃度を注入します。最大10週間モニター注射したマウスは、腫瘍の進行19を参照てくださいします。

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Representative Results

HNSCC細胞株からのCSCの単離は、理由親細胞株でのCSCの非常に低い割合の2つの連続した​​ソートを必要としました。最初のソートは、薬物排出トランスポーターによるヘキスト色素を排除するためのCSCの能力に基づいていました。このソート全細胞集団( 図1)の1〜5%の獲得をもたらしました。ヘキスト染料負の細胞選別の間、SSCドットプロット( 図1A)対FSC-Aを見て、サイズと選別された細胞の造粒をチェックしてください。その後、SSC-Hドットプロット対SSC-Wを使用して、人口のP1( 図1B)を選択することにより、二重および細胞フラグメントを区別。このP1の人口で、ヘキストブルードットプロット対ヘキストレッド-Aを作成します。 「ヘキスト」と表示されたチューブで、SPは主細胞集団( 図1C)から左側のサイドアームとして表示されます。彼らはarをすると、この人口は消えなければなりませんeはベラパミル( 図1D)、ABCトランスポーターの阻害剤で処理しました。この集団は、ヘキストレッドスケール( 図1Cおよび1D、青い楕円)の下規模であるため、PI染色は、PI陽性の死細胞の排除を可能にします。

第二の細胞選別は、以前( 図2)ソートされたSP細胞0.5から2パーセントの取得を許可されたCD44受容体と高いALDH酵素活性の高発現に基づいていました。ソートする前に、さまざまなコントロールを使用しました。最初のものは、「ALDH」とFITC の高い細胞( 図2Aおよび図2B)に第1のゲートを配置するために必要な「ALDH + DEAB "チューブである:ALDH 高い細胞は、APC-ドット対FITC-Aにゲートしました「ALDH」チューブ( 図2A)を使用してプロット。ゲートの良い位置を「ALDを用いて確認しました。H + DEAB「チューブ:。。DEABは、ALDHを阻害するとして、陽性細胞は、ゲート( 図2B)から消えなければならない彼らは、(例えばDEABの量を増加させることによって)反応条件を変更しない場合は第二の制御があります」 CD44-APC」及び「CD44-APC抗体( 図2C)で染色した細胞を使用してAPC high細胞( 図2C及び2D)に第2のゲートを配置させたIgG1-APC」管この集団で消滅しなければなりませんコントロールIgG1-APC細胞( 図2D)を含有したチューブ。それは、抗体との結合は特異的であり、BSA 0.5%ではありませんしない場合、抗体反応の間にALDH検出キットからバッファ1に追加する必要があります。最後に、第3のコントロールは、「ALDHとCD44-APC」チューブと「ALDH、DEABおよびCD44-APC」チューブ( 2E、2F、2Gおよび2H)に関連しています。ダブル駅ining ALDH / CD44管は二重陽性細胞( 図2E)とDEABで処理された同じチューブに最後のゲートを配置するために使用されるALDH 細胞が( 図2F)が消えていることを確認するためのコントロールです。

このプロトコルはSQ20BとのFaDu細胞株からのCSCをソートするために使用されます。ソートは、選別された細胞は、幹細胞様細胞の特性を有することを保証するために、新たなセルラインで初めて行われる場合は、それらの腫瘍の可能性を確認する必要があります。幹様細胞特性の一つは、FSCを含まない培地においてインビトロで tumorspheresを形成する能力です。この状態で、唯一のがん幹細胞様細胞は、( 図3A)を存続し、増殖することができます。また、qPCR実験は、CD44 / ALDH 細胞( 図3B)におけるβカテニン(幹様特性のマーカー)の高発現を示すだけでなく、BMI-1およびNotch 19 </ SUP>。最後に、CD44 / ALDH 細胞はまた、CD44 / ALDH 低いセル19と比較して、低量で注射した場合に腫瘍を形成することができます。

図1
図1:SSCドットプロット対ヘキスト染料を除いたサイドポピュレーションの単離 (A)FSC-A。 (B)SSC-Hドットプロット対SSC-W。ヘキストブルードット」ヘキスト"チューブを用いてプロット(C)または「ヘキストおよびベラパミル「チューブ(D)との対(C、D)ヘキストレッド-A。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2
図2:だから ヘキスト色素陰性細胞から CD44 / ALDH high 細胞rting。「ALDH」チューブ(A)、「ALDH + DEAB「チューブ(B)、「CD44-APC」を使用して、APC-ドットプロット対FITC-Aチューブ(C)、「IgG1の-APC」管(D)、「ALDHおよびCD44-APC」管(EおよびG)または「ALDH、DEABおよびCD44-APC」管(FおよびH)。図Aは、B、C、D、E及びFはSQ20B細胞株を用いて得られました。図G及びHは、のFaDu細胞株を用いて得られました。グリーンは、CD44 / ALDH 低い細胞(Q3)を示しています。ダークブルーは、CD44 / ALDH 細胞(Q1)を示しています。紫は、CD44 / ALDH low細胞(Q4)を示しています。水色は、CD44 / ALDH 細胞(Q2)を示しています。_upload / 53958 / 53958fig2large.jpg "ターゲット=" _空白 ">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図3
3:CD44 / ALDH high 細胞 分別CD44 / ALDH 細胞腫瘍の可能性の確認が poor-FCS培地でtumorspheres インビトロ (A)を形成することができました。スケールバー、25μmで。さらに、CD44 / ALDH を過剰発現のβカテニン、腫瘍形成性のマーカー(B)。この定量化は、qPCRにより行われており、エラーバーはSDを表す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

細胞数ソート培養フラスコタイプトリプシン容量(ml) 培養培地の容量(ml)
10,000〜200,000 6ウェルプレートの1ウェルまたは3.5センチメートルシャーレ 0.5 2
200,000-1,000,000 1 T25培養フラスコ 1 4
> 1,000,000 1 T75培養フラスコ 2 10

表1: 選別された細胞の数に応じて、使用する培養フラスコ型選別された細胞のおおよその数のための培養フラスコのサイズの詳細が与えられますトリプシン培養フラスコタイプに必要な媒体の体積の体積もまた提供されます。

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Discussion

このプロトコルは、他のHNSCC細胞系にも適用可能である特定の細胞株からのCSCの成功を単離するための信頼できる方法を記載しています。孤立した頭と首のCSCは、その後、免疫不全マウス19内移植によるvitroおよび機能的検証さらなる分子特性に適しています。しかし、いくつかの変更は、サイドポピュレーションまたは親細胞株中に存在するCD44 / ALDH 高い割合に応じて試験することができます。側集団の細胞の割合は、特定の細胞株における低すぎる場合、例えば、CD44 / ALDH 高い選別を直接行うことができます。本研究で使用したマーカーは、細胞株に適切な他のマーカーで置き換えられてもよく、このようなCD133 高い34または CD10 35として研究。

このプロトコルは、2セルソーティングに基づいています。 SP + CD44 + ALDHでソート三色はpossiblませんでした試験した細胞株と電子。まず、親細胞株は、SPここでSPの存在は5%未満及び10%未満CD44 / ALDH high細胞を試験しました。したがって、 SP / CD44 / ALDHは、親細胞株の0.5%未満を表します。従って、第1のSPソートはCD44 および/ ​​またはALDH 高い細胞の人口を豊かにするために必要です。第二に、親細胞株の1%をソートするために、それは約30万細胞を得るために5時間かかります。 3色のセルソーティングが行われる場合したがって、収集された細胞の量は非常に低くなります。また、長いソートそれは細胞生存率に影響を与える可能性があるとして推奨されません。

この分離プロトコルの選択のために、主な制限は、得られたCSCの小さい数です。原因でCD44とAの急速な損失の3継代後にそれらを使用することは推奨されませんので、これは、さらなる実験を行うのに問題が発生する可能性がLDHマーカー。また、それぞれの新しい実験の前に、細胞懸濁液中になお存在するCD44 / ALDH 高い細胞の割合は、分化したのCSCの数を確認するためにテストする必要があります。

これらの分子は非常に不安定であるため、使用直前にベラパミル塩酸塩溶液及びEGFを含有する培養培地を調製することが不可欠です。 20mg / LでEGFのストック溶液を、-20℃で3ヶ月間安定です。ヘキストプロトコルのバリエーションが存在するが、一般的に使用される最終色素濃度を、5μg/ mlです。また、第1の選別の際に、異なる培養培地組成物が使用される細胞株に応じてテストする必要があります。選別条件が検証されると、種々の方法(セクション4)を使用してソートされた細胞集団の特性を確認する必要があります。

細胞表面マーカー、ALDH活性および生体染色色素を流出させる能力は、既にindividua使用されていますLLY文献にHNSCCからのCSCを単離することができます。しかしながら、ここで説明するプロトコルは、HNSCC細胞株からのCSCの単離に高い特異性を達成するために、種々のマーカーの組み合わせを使用することの固有の利点を有します。また、CD44ソートは、磁性マイクロビーズと結合させ、磁気カラム36でソートが、この方法は、細胞表面マーカーにのみ適用可能であり、二重のソートを防止、ソートALDHのために使用することができない抗体抗CD44で実現することができました。 CSCを得るために用いられる別の方法は、原発性腫瘍37または異種移植片38からtumorsphere培養です。しかし、これらの原発腫瘍または異種移植片の買収は、倫理的な制約に関連しています。

この方法は、実行可能なHNSCCとのCSCを分離するので、これらの細胞の生理学的機能を測定する実験の数(それらの腫瘍形成性をチェックした後)を使用することができます。従って、行動の評価を可能にします別の治療法(放射線療法、化学療法)以下のCSC。それはまた、 など遊走/浸潤、DNA修復、細胞シグナリング、等の様々な生物学的パラメータの研究を可能にします。したがって、異なる細胞株からのCSCを得ることのCSCの特性を調査するための魅力的な選択肢です。

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fetal Calf Serum Gold GE Healthcare A15-151
Hydrocortisone water soluble Sigma-Aldrich H0396-100MG
Penicillin/Streptomycin 100x Dominique Dutscher L0022-100
DMEM Gibco 61965-026
F12 Nut Mix (1x) + GlutaMAX-I Gibco 31765-027
EGF Promega G5021 The solution must be prepared just before use because it is very unstable
Heparin StemcellTM Technologies 7980
B-27 Supplement (50x), minus vitamin A Gibco 12587-010
Hoechst 33342 Sigma-Aldrich 14533 Corrosive, acute toxicity (oral, dermal, inhalation) category 4
Verapamil hydrochloride Sigma-Aldrich V-4629 Acute toxicity (oral, dermal, inhalation) category 3
Propidium Iodide Sigma-Aldrich P4170 Acute toxicity (oral, dermal, inhalation) category 4
ALDEFLUOR Kit Stem Cell 1700
CD44-APC, human antibody Miltenyi Biotech 130-095-177
IgG1-APC, human antibody Miltenyi Biotech 130-093-189
Z1 coulter particle Beckman Coulter 6605698
Optical microscope Olympus  CKX31
SQ20B cell line Gift from the John Little’s Laboratory -
FaDu cell line ATCC HTB-43
Low anchorage plates Thermo Fischer Scientific 145383
BD FACSDiva software v8.0.1 BD Biosciences -

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