توفر هذه المقالة منهجيات تفصيلية لاستخدام ثلاثية الأبعاد (3D) فحوصات لتحديد سرطان الثدي غزو الخلية. على وجه التحديد، ونحن مناقشة الإجراءات المطلوبة لانشاء مثل هذه المقايسات، الكمي، وتحليل البيانات، فضلا عن أساليب لدراسة فقدان النزاهة الغشاء الذي يحدث عندما تغزو الخلايا.
بات معروفا أن المكروية الخلوية والأنسجة والمنظمين الحرجة التي تؤثر على بدء الورم والتقدم. وعلاوة على ذلك، فقد ثبت المصفوفة خارج الخلية (ECM) ليكون منظم تنتقد سلوك الخلية في الثقافة والتوازن في الجسم الحي. النهج الحالي لزراعة الخلايا على ثنائي الأبعاد (2D)، والنتائج الأسطح البلاستيكية في اضطراب وفقدان التفاعلات المعقدة بين الخلايا والمكروية بهم. من خلال استخدام ثلاثية الأبعاد (3D) المقايسات والثقافة، وضعت شروط للتفاعل الخلايا المكروية تشبه المكروية في الجسم الحي. توفر هذه المقالة منهجية مفصلة لزراعة خلايا سرطان الثدي في مصفوفة 3D الطابق السفلي بروتين الغشاء، لاثبات القدرة الثقافة 3D في تقييم غزو الخلايا في البيئة المحيطة. بالإضافة إلى ذلك، نحن نناقش كيف يكون لهذه المقايسات 3D القدرة على دراسة فقدان إشارة molecules التي تنظم مورفولوجيا الظهارية بواسطة المناعية الإجراءات. مساعدة هذه الدراسات لتحديد تفاصيل الآلية الهامة في عمليات تنظيم الغزو، اللازمة لانتشار سرطان الثدي.
الهجرة وغزو الخلايا الفردية أو الجماعية نوعان من السمات المميزة لمرض السرطان، والمطلوبة للانتشار النقيلي خلايا سرطان 1-4. قدرة الخلايا السرطان لبدء ورم خبيث يعتمد على قدرتها على الهجرة وغزو الأنسجة المجاورة في استخدام invadopodia للحط من الغشاء القاعدي الخلايا. Invadopodia ديناميكية نتوءات تدهور المصفوفة الأكتين الغنية التي تمكن تدهور المصفوفة خارج الخلية من خلال إطلاق سراح-مهينة مصفوفة البروتياز 5. غزو الخلايا السرطانية ينطوي على تدهور المصفوفة تليها الهجرة من الخلايا السرطانية، وهذا يترافق مع إعادة تنظيم ثلاثية الأبعاد (3D) بيئة مصفوفة 2. وبالتالي، لاختراق من خلال مصفوفة، خلية يجب تحويل شكله والتفاعل مع المصفوفة خارج الخلية (ECM) 2.
الحفاظ على سلامة أنسجة الثدي يعتمد على المراقب المالي بإحكامالعمارة الأنسجة د منذ تقاطعات خلية ECM وخلية خلية التصاق تؤثر التعبير الجيني وتعطيل قطبية الظهارية يمكن أن تؤدي إلى ظهور السرطان 6-10. ومع ذلك، فإن معظم في المختبر الهجرة والغزو المقايسات مثل transwell المقايسات غرفة أو المقايسات الجرح للخدش هي ثنائية الأبعاد (2D)، وبالتالي إهمال هذه التفاعلات المعقدة بين الخلايا والبيئة المجاورة لها 3،6،8،11-14. تم الكشف عن الاختلافات المورفولوجية والوظيفية كبيرة بما في ذلك الاختلافات في التشكل الخلوي، والتمايز الخلوي، التصاقات خلية مصفوفة وأنماط التعبير الجيني عن طريق زراعة الخلايا في الثقافات 3D التي تفتقر عادة في المقايسات 2D 2،6،8،11. وبالتالي، يستخدم من المقايسات 3D هي مفيدة بشكل كبير في تلخص أكثر الفسيولوجية في الجسم الحي حالة، مما أدى إلى ترجمة أفضل النتائج آفاقا جديدة في مجال البحوث الأساسية إلى العيادة 6-10. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى، على الرغم من العديد من المزايا المكتسبة من استخدام الثقافات 3D، وهذا النموذج لا يمكن القبض على جميع من تعقيدات في الجسم الحي الورم المكروية التي تضم مختلف أنواع الخلايا. ومع ذلك، فمن الممكن لدمج الخلايا اللحمية في نماذج 3D (على سبيل المثال، الخلايا الليفية، الكريات البيض، والضامة) لدراسة تأثير التفاعلات للورم اللحمية على التصاق الخلايا السرطانية والغزو 15-17.
خلايا الثدي الظهارية في الثقافة تنمو أكثر فعالية عندما البروتينات ECM مثل laminin والكولاجين موجودة. مع هذا معروف، وقد استمدت خليط مصفوفة المتاحة تجاريا من Engelbreth-هولم-سرب (الصحة والسلامة) الورم الفئران وكما هو معروف غشاء الطابق السفلي مصفوفة Matrigel 2،8. وقد أنشئ عدد من التقنيات لزراعة الخلايا الظهارية كما المستعمرات 3D في الغشاء القاعدي مصفوفة 2،8. الطابق السفلي غشاء نموذج مصفوفة 3D فعالة لإنشاء خلايا الثدي الخبيثة على حد سواء وغير الخبيثةالنمو، تشبه ما يحدث في الجسم الحي في البيئة 18،19. الخلايا هي الخلايا الظهارية MCF10A الثديية غير الخبيثة. عندما نمت في الطابق السفلي مصفوفة الغشاء، وهذه الخلايا في المعرض الصفات المجراة من خلايا الثدي العادية والخضوع لسيطرة تكاثر الخلايا، والاستقطاب الخلية، وموت الخلايا المبرمج لإنشاء مساحة التجويف 8،12،20. وعلاوة على ذلك، وظهور نواة خلية من خلايا MCF10A تشكيل عنيبات في الثقافات 3D أكثر شبها تلك الخلايا الظهارية الثديية في الأنسجة من تلك المستزرعة في أحادي الطبقة 21. وكانت الدراسات التي بيسيل وزملاؤه أول من كشف عن أن خلايا الثدي الخبيثة يمكن أن تكون متباينة من خلايا الثدي غير الخبيثة عندما نمت في محيط-laminin الغنية، منذ عرض الخلايا الخبيثة النمط الظاهري غير منظم للغاية، وزيادة الانتشار، وانخفضت الخلية الى التصاق الخلايا، وزيادة التعبير عن علامات الوسيطة وزيادة في عدد الغازية شكلت هيكل 3،6،22.
يمكن تشوهات البيئة خلية التأثير تشكيل الورم 20. طريقة الثقافة 3D يمكن استخدامها لدراسة فعالية الاتصال الذي يحدث بين الخلايا السرطانية والبيئة المحيطة بها وتحديد كيفية تعبير البروتين مثل هذه التأثيرات 14،20،21،23 الاتصالات. توفر هذه المقالة منهجية مفصلة لتنمو MDA-MB-231 خلايا سرطان الثدي في الثقافات 3D لتحليل الغازية، ودراسة فقدان مورفولوجيا الظهارية باستخدام laminin علامة الظهارية، وهو مكون من الغشاء القاعدي الخلايا 18،19،24، 25. توفير الإجراءات التفصيلية القدرة على تحديد بدقة وبتكاثر النجمية (الغازية) تشكيل هيكل من قبل أي الخلايا السرطانية الغازية وليس يحد إلى الثدي شيوعا خطوط الخلايا السرطانية (مثل MDA-MB-231، Hs578T، MCF-7، أو T47D ). وبالتالي، يمكن هذا الاختبار بمثابة منصة لتقييم كيفية التعبير البروتين في الخلايا أو العلاج مع الموالاة أو المضادة للمركبات الغازية تنظيم تدهور المصفوفة خارج الخلية، من قبل خلايا مفردة أو متعددة.
وقد سمح تطوير تقنيات زراعة الخلايا 3D الباحثين لدراسة تحويل خلايا الثدي الظهارية، مما يسمح لنا لتصور التغيرات المورفولوجية دراماتيكية. إلى جانب تحليل غزو الخلايا والأجسام الشبه الكروية الظهارية الثديية واحدة أو متعددة الخلايا يمكن استخدامها لتقييم التغيرات في الت?…
The authors have nothing to disclose.
This work was conducted with funds to M.B. from the Canadian Institutes of Health Research (CIHR) grant MOP 107972. M.B. is a recipient of a CIHR New Investigator Salary Award. D.C. is a recipient of studentships from the Translational Breast Cancer Research Unit and the CIHR Strategic Training Program in Cancer Research and Technology Transfer, London Regional Cancer Program. C.G. is recipient of studentships from the Translational Breast Cancer Research Unit, London Regional Cancer Program and from the CIHR- Strategic Training Program in Cancer Research and Technology Transfer. SGD.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
1.5 mL tubes | VWR | CA10011-700 | Sterile, disposable |
100-mm culture dish BD353003 | VWR | CABD353003 | Sterile, disposable |
15 mL Falcon tube | VWR | CA21008-918 | Sterile, disposable |
1 mL filtered tips | VWR | 10011-350 | Sterile, disposable |
200 uL filtered tips | VWR | 22234-016 | Sterile, disposable |
20 uL filtered tips | VWR | 22234-008 | Sterile, disposable |
35-mm glass-bottomed Confocal No.1 culture dishes | MatTek Corporation | P35G-1.0-14-C | Precooled before use |
Bovine serum albumin (BSA) | BioShop | ALB003.100 | Used at 3% for IF |
Alexa Fluor 488 Goat Anti-Mouse IgG (H+L) Antibody, highly cross-adsorbed | Life Technologies | A11029 | 1:250 for IF |
Alexa Fluor 568 Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) Antibody | Life Technologies | A11011 | 1:1200 for IF |
Anti-Beta-Catenin | BD Transduction Laboratories | 610153 | Mouse-monoclonal; Used at 1:100 for IF |
Fetal bovine serum (FBS) | Sigma | F1051 | Used at 10% (v/v) |
Hoechst 33258, Pentahydrate (bis-Benzimide) – 10 mg⁄mL Solution in Water | Life Technologies | H3569 | Used at 0.1% (1:10000 dilution) |
InVivo Analyzer Suite | Media Cybernetics | Used for 3D culture imaging (DIC images at 10x and 40x) | |
Kisspeptin-10 (KP-10) | EZ Biolabs | PT0512100601 | Used at 100nM |
Anti-Laminin | Cedarlane | AB19012(CH) | Rabbit-polyclonal full length human; Used at 1:100 for IF |
LSM-510 META laser scanning microscope | Zeiss | Used at 63X objective; oil immersion lens | |
Matrigel phenol red free (BD356237) | VWR | CACB356237 | Lot No.2180819; 10.4 mg/mL |
Olympus IX-81 microscope | Olympus | Used for 3D culture imaging (DIC images at 10x and 40x) | |
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Life Technologies | 15140-122 | Antibiotic (added to media; used at 0.01%) |
10 mL pipet | VWR | CA53300-523 | Sterile, disposeable |
RPMI 1640 Medium with Glutamine | Life Technologies | 11875-119 | Used for culturing of MDA-MB-231 cells |
0.25% Trypsin-EDTA (1X), Phenol Red | Life Technologies | 25200-072 | Used to trypsinize MDA-MB-231 cells |
MEGM (bullet kit): MEBM (CC3151)+Single quots (CC4136) | Lonza | CC-3150 | Used for culturing of MCF10A cells |