原発性前立腺細胞の分化のための迅速なフィルターを挿入ベースの3D培養システム
Summary
Here, we present a method for the establishment of a rapid in vitro system that supports the three dimensional culturing and subsequent luminal differentiation of primary prostate epithelial cells.
Abstract
条件付きで再プログラムされた細胞（CRCが）初代培養細胞と患者由来細胞株の大規模な「生きたバイオバンク」を開発する能力のための持続可能な方法を提供します。上皮細胞の多くのタイプのために、様々な3次元（3D）培養アプローチは、改善された分化状態をサポートすることが記載されています。 CRCが、それらが分離されている、そこから組織への系統コミットメントを保持するが、それらは通常の2次元（2D）培養条件下で増殖させた場合起源の組織に関連分化マーカーの多くを発現しません。前立腺癌の研究のための患者由来のCRCのアプリケーションを強化するために、3D培養形式は、正常および腫瘍由来の前立腺上皮細胞の両方の急速な（2週間合計）管腔細胞分化を可能にするように定義されています。ここで、フィルタインサートベースのフォーマットは、正常および悪性の前立腺のCRCの両方の培養および分化のために記載されています。デ免疫組織化学および免疫蛍光染色のための細胞の収集および処理に必要な手順の尾説明が提供されます。総称して、プライマリCRCラインと組み合わせて説明した3D培養フォーマットは、生物試料ベースの前立腺研究のためのスループットモデルシステムを高するための重要な中長期を提供します。
Introduction
個人にパーソナライズされた癌治療の同定および使用は、癌研究における第一の目標です。最近、新しいアプローチが開発されており、潜在的に識別し、パーソナライズされた治療法をテストし、両方の方法を提供し、初代細胞培養の確立でより容易にするために可能にします。例えば、Rスポンジンベース前立腺オルガノイドアプローチ1は、セルの条件付き再プログラミング（CRC）法が、商業外マトリクス（ 例えば 、マトリゲル）中の正常および転移性前立腺癌細胞の三次元（3D）培養を可能にしますジョージタウン2、3で開発は、より標準的な2D培養条件を利用します。具体的には、Rhoキナーゼ阻害剤（Y-27632）、照射J2マウス線維芽細胞フィーダー細胞の組み合わせは、ケラチノサイトのCRC 2の不定培養をもたらします。 CRC方法であります極めて堅牢、初代細胞株が正常に確立し、前立腺癌および他の多くの正常および悪性上皮組織3から無期限に維持したまま。重要なことは、私たちのCRC技術は、以前の薬物治療の数を失敗していた患者における再発性呼吸器乳頭腫症のための病因の基礎の迅速な同定を可能にしました。また、正常および腫瘍由来のCRCを使用して、FDAの成功同定は、薬物、ボリノスタットは、初期の組織生検の2週間以内に行われた承認されました。患者は、その病気4の成功した治療の結果、ボリノスタット上に置きました。
正常な前立腺は管腔、基底と希少な神経内分泌細胞5から構成されています。管腔細胞が腺の円柱上皮層を形成し、アンドロゲン受容体（AR）、ならびにサイトケラチン8と18とプロのような他の管腔マーカーを発現します状態特異的抗原（PSA）6。逆に、基底細胞が管腔層の下に局在し、サイトケラチン5およびP63が、AR 5を低レベルで発現しています。私たちは、7、8、9、その他10が正常に前臨床メカニズムの薬剤感受性調査で前立腺CRCを使用しています。標準2D組織培養条件下で増殖させた場合しかし、これらの細胞は、完全に10シグナリング ARに係合することができません。免疫不全マウスの腎被膜下に置かれたとき重要なのは、CRCは許容する環境に置かれたとき、前立腺CRCがその系譜コミットメントを維持していることを示す正常前立腺腺のアーキテクチャと機能を取り戻しました。ここで説明したフィルタインサート基づく細胞培養系の開発が急速に（2週間）のために証明さbと前立腺のCRCのインビトロ分化を可能にします増加したARとAR標的遺伝子の発現と同様には、P63のレベルを減少させたY。
使用されるフィルタインサートは、哺乳動物細胞の培養を支持することができるポリカーボネート膜（孔径0.4μm）を含みます。システムは、開発され、正常および悪性前立腺のCRC、6ウェル培養皿とフィルタインサートを利用します。 J2セル11によって調整細胞培養培地を上部チャンバーに下部チャンバと前立腺分化培地中に置かれます。本明細書に記載の技術は、個別化医療の目標と一致して2週間の時間枠内に前立腺管腔細胞分化をサポートしています。文化の総合的、分子遺伝学および細胞プロファイリングを可能にする方法論を開発することも不可欠でした。フィルター表面から放出された細胞からのDNA、RNAおよびタンパク質を単離するための手法が開発され、正確な反復サンプル処理のための合理化されています。フィナLLY、埋め込みを有効にするフィルタを削除切片とH＆E、免疫組織化学および免疫蛍光染色のために必要な方法論は、完全に記載されています。
Protocol
Representative Results
Discussion
初代細胞株は癌研究のための重要かつ急速に発展プラットフォームです。カルチャーインサートベースの3D培養系は、2週間の期間内に原発性前立腺のCRCの分化をサポートしています。 CRCフィルタ法は、前立腺の研究のための新しい媒体スループット法を表します。既存のマウスPDXモデルは時間がかかり、非常に高価であり、PDXサンプルの多くは、研究者によって開始実験とその有用性を制限…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究では、T32（CA 9686から18）と、TL1（TL1TR001431）ポスドクの訓練助成賞（LT）、DOD PC140268（CA）、W81XWH-13-1-0327（CA）TR000102-04（CA）と同様でサポートされていましたU01 PAR-12から095（クマー）とP30 CA051008-21（ウェイナー）。サンプルの固定、切片と染色はロンバルディ総合がんセンター組織学および組織共有リソースで行いました。私たちは便利な議論のためのリチャード・シュレーゲルに感謝します。内容はもっぱら著者の責任であり、必ずしも国立がん研究所や国立衛生研究所の公式見解を示すものではありません。
Materials
| Corning Costar Snapwell Culture Inserts | Corning | 3801 |
| Millicell Cell Culture Inserts | Millipore | PIHP01250 |
| Multiwell 6 Well | Falcon | 353046 |
| Gelatin 0.1% in water | Stemcell Technologies | 7903 |
| Sterile Saftey Scapel 10 Blade | Integra Miltex | 4-510 |
| Sterile Standard Scalpel 11 Blade | Integra Miltex | 4411 |
| RIPA Lysis and Extraction Buffer | Thermofisher Scientific | 89900 |
| Sodium Fluoride | Fishcer Scientific | S299-100 |
| Sodium Vanadate | Fishcer Scientific | 13721-39-6 |
| Dithiothreitol | Sigma-Aldrich | 3483123 |
| Protease Inhibitor Cocktail (AEBSF, Aprotinin, Bestatin, E-64, Leupeptin and Pepstatin A) | Sigma-Aldrich | P8340 |
| 0.25% Trypsin-EDTA (1x) | Thermofisher Scientific | 25200-056 |
| DMEM | Thermofisher Scientific | 11965-092 |
| FBS | Sigma-Aldrich | F2442 |
| Glutamine | Thermofisher Scientific | 25030081 |
| Penicillin Streptomycin | Thermofisher Scientific | 15140-122 |
| F-12 Nutrient Mix Media | Thermofisher Scientific | 11765054 |
| Y-27632 dihydrochloride Rock inhibitor | Enzo | ALX-270-333-M025 |
| Hydrocortisone | Sigma-Aldrich | H0888 |
| EGF | Thermofisher Scientific | PHG0315 |
| Insulin | Thermofisher Scientific | 12585-014 |
| Cholera Toxin | Sigma-Aldrich | C3012 |
| Gentamicin | Thermofisher Scientific | 15710-064 |
| Fungizone | Fisher Scientific | BP264550 |
| Trizol Reagent | Invitrogen | 15596026 |
| Histogel Specimen Processing Gel (hydroxyethyl agarose (HEA)) | Thermo Scientific | HG-4000-012 |
| Non-Adherent Dressing | Telfa | KDL2132Z |
| Cell Culture Dish | Sigma | SIAL0167 |
| HISTOSETTE II Tissue Processing / Embedding Cassettes | Crystalgen | CG-M492 |
References
- Gao, D., et al. Organoid cultures derived from patients with advanced prostate cancer. Cell. 159 (1), 176-187 (2014).
- Chapman, S., Liu, X., Meyers, C., Schlegel, R., McBride, A. A. Human keratinocytes are efficiently immortalized by a Rho kinase inhibitor. J Clin Invest. 120 (7), 2619-2626 (2010).
- Liu, X., et al. ROCK inhibitor and feeder cells induce the conditional reprogramming of epithelial cells. Am J Pathol. 180 (2), 599-607 (2012).
- Yuan, H., et al. Use of reprogrammed cells to identify therapy for respiratory papillomatosis. N Engl J Med. 367 (13), 1220-1227 (2012).
- Signoretti, S., et al. p63 is a prostate basal cell marker and is required for prostate development. Am J Pathol. 157 (6), 1769-1775 (2000).
- Lang, S. H., Frame, F. M., Collins, A. T. Prostate cancer stem cells. J Pathol. 217 (2), 299-306 (2009).
- Ringer, L., et al. The induction of the p53 tumor suppressor protein bridges the apoptotic and autophagic signaling pathways to regulate cell death in prostate cancer cells. Oncotarget. 5 (21), 10678-10691 (2014).
- Pollock, C. B., et al. Strigolactone analogues induce apoptosis through activation of p38 and the stress response pathway in cancer cell lines and in conditionally reprogrammed primary prostate cancer cells. Oncotarget. 5 (6), 1683-1698 (2014).
- Crogliom, M., et al. Analogs of the Novel Phytohormone, Strigolactone, Trigger Apoptosis and Synergy with PARP1 Inhibitors by Inducing DNA Damage and Inhibiting DNA Repair. Oncotarget. , (2016).
- Saeed, K., et al. Comprehensive Drug Testing of Patient-derived Conditionally Reprogrammed Cells from Castration-resistant Prostate Cancer. Eur Urol. , (2016).
- Palechor-Ceron, N., et al. Radiation induces diffusible feeder cell factor(s) that cooperate with ROCK inhibitor to conditionally reprogram and immortalize epithelial cells. Am J Pathol. 183 (6), 1862-1870 (2013).
- Coffey, A., Johnson, M. D., Berry, D. L. SpOT the Correct Tissue Every Time in Multi-tissue Blocks. J Vis Exp. (99), e52868 (2015).
- Hidalgo, M., et al. Patient-derived xenograft models: an emerging platform for translational cancer research. Cancer Discov. 4 (9), 998-1013 (2014).
- Drost, J., et al. Organoid culture systems for prostate epithelial and cancer tissue. Nat Protoc. 11 (2), 347-358 (2016).
