Bu makalede, alıcı hayvanların interscapular beyaz yağ yastığı içine donör sıçan meme epitel hücreleri greft bir transplantasyon yöntemi açıklanmaktadır. Bu yöntem, meme epitel gelişimi üzerindeki konak ve/veya donör etkilerini incelemek ve ön temizleme ihtiyacını ortadan kaldırmak ve böylece bu tekniğin kullanışlılığını genişletmek için kullanılabilir.
1970’lerin başlarında araştırmacılar, meme epitel hücrelerini farelerin kesiler arası beyaz yağ yastığına başarıyla naklettiler. Transplantasyon teknikleri kullanılarak meme epitelinin aşılanması, ergen kemirgen konaktarafından sağlanan hormonal ortamdan yararlanır. Bu çalışmalar ideal meme bezi gelişimi üzerinde çeşitli biyolojik manipülasyonlar etkisini keşfetmek ve meme bezi biyolojisi birçok yönlerini incelemek için uygundur. Yaygın ama sınırlayıcı bir özellik, nakledilen epitel hücrelerinin çevredeki stromadan güçlü bir şekilde etkilenmesi ve endojen epitelile daha fazla rekabet etmiş olmasıdır; yerli meme dokusu kullanmak için, karın-inguinal beyaz yağ yastığı transplantasyon öncesi ev sahibi meme epitel kaldırmak için temizlenmelidir. Fare modeli organizma kullanırken önemli bir engel post-kesilmiş sıçanlarda gelişmekte olan meme ağacı temizleme verimli değildir. Bezsiz yağ pedleri içine nakledildiğinde, donör epitel hücreleri temizlenmiş konak yağ pedi yeniden doldurmak ve fonksiyonel bir meme bezi oluşturabilirsiniz. Interscapular yağ yastığı bu greftler için alternatif bir yerdir. Önemli bir avantajı, duktal yapılar henüz epitel büyümesini teşvik etmek için gerekli olan ve sıçan kolayca erişilebilir normal stroma sağlar olmasıdır. Bu tekniğin bir diğer önemli avantajı minimal invaziv olmasıdır, çünkü büyüyen endojen meme ağacını kaldırma ihtiyacını ortadan kaldırır. Ayrıca, interscapular yağ yastığı aşılama için ayrı siteler için kullanılabilecek bir medial kan damarı içerir. Endojen bezleri bozulmamış kalır çünkü, Bu teknik de nakledilen bezi endojen meme bezi karşılaştırarak çalışmalar için kullanılabilir. Bu yazıda farelerin interscapular beyaz yağ yastığı içine meme epitel hücre nakli yöntemi açıklanmaktadır.
Postnatal meme bezi gelişimi ve duktal morfogenez büyük ölçüde ergenlik başlangıcında hormonal sinyal etkilenir süreçlerdir. Farelerde ve sıçanlarda, meme bezi biyolojisinin yaygın olarak kullanılan model organizmalar, bu süreç yaş yaklaşık 3 hafta başlar, hızlı çoğalma ve farklılaşma olgun parankim oluşumuile sonuçlanır. Olgun meme bezi genişleme ve involution, erken20. Hiperproliferasyon ve kanser gelişimi bağlamında, meme bezi transplantasyon teknikleri 1950’lerde geliştirilmiş ve 1977 yılında Gould ve ark. tarafından katkıda kantitatif metodoloji ile geliştirilmiş2,3,4. Kemirgenlerde transplantasyon tekniğinin iyileştirilmesi, çeşitli tedavilerin ve genetik manipülasyonun normal meme bezi gelişimi ve hastalık durumları üzerindeki etkisini incelemek için hala yaygın olarak kullanılan normal meme bezi biyolojisinin anlaşılmasında önemli ilerlemelere katkıda bulunmuştur.
Birçok hipotez ler üretilmiş ve daha sonra meme bezi nakli kullanılarak test edilmiştir, ilk olarak DeOme ve ark. tarafından 19591. Birkaç on yıl boyunca deneyler tüm yağ pedi yeniden doldurmak için donör meme bezleri nden excised duktal doku eğilimi gösterdi5,6,7 ve meme bezi gelişiminin kritik bir bileşeni bu epitel yapılarda bulunduğunu belirtti. Farelerde daha sonra yapılan çalışmalar, tek bir meme kök hücresi temizlenmiş bir yağ yastığı yeniden doldurmak ve bazal ve luminal meme epitel hücrelerinin tek, ortak atasının keşfine katkıda bulundu gösterdi8,9,10. Bu sonuçlar doğrultusunda, bu transplantasyon plastisite sonucu multilineage-repopulating potansiyeli ile hücrelerin havuzu artırır, aşılanmış hücrelerin fonksiyonel bir memebezi7büyümeye izin,10,11,12,13olduğu ileri sürülmüştür. Daha da önemlisi, kemirgenlerde transplantasyon tekniklerinin kullanımı hücre kültürüne bağlı anormalliklerin14’ün sınırlarını aşar ve genellikle sadece birkaç hafta içinde sonuç verir.
Prosedür aslında farelerde preneoplastik lezyonlar bağlamında açıklanan iken, yakında sıçanlara genişletilmiş ve kanser duyarlılığı bir ölçüsü olarak çokluk kurmak için kanserojen tedavi ile birlikte kullanılan15, ama transplantasyon teknikleri popülaritesi her tür için genetik araçların geliştirilmesi izledi. Transplantasyon içeren fare çalışmaları birçok çeviri bulgular katkıda bulunmuş olsa da, sıçan meme bezinin parankim daha yakından insan benzer16,17 ve östrojen reseptörü-pozitif çalışma için farklı avantajlar sunuyor (ER +) meme kanseri. Meme tümörleri her iki türde de indükleyicidir, ancak hormon duyarlılığı ve gen ekspresyonu profilleri açısından farklılık gösterirler. Birincil bir fark sıçan meme tümörleri ifade ve yumurtalık ve hipofiz hormon reseptörlerinin işlevine bağlıdır, yani, östrojen ve progesteron (PR), insan meme kanseriluma benzer-A alt tipi. Nitekim, meme epitel hücre nakli, bu protokolde açıklandığı gibi, meme kanseri nde yer genetik varyantları incelemek ve meme epitel hücreleri üzerindeki etkilerihücresel özerkliğini belirlemek için kullanılmıştır18.
Tümör biyolojisine ek olarak, normal sıçan meme bezinin duktal epitel dallanma daha yüksek bir düzeyde sergiler ve fare daha stroma daha kalın bir tabaka ile çevrilidir. Meme epitelyal transplantasyon çalışmalarında stromanın önemi iyi belgelenmiştir. Meme epitel yağ stroma ile etkileşim gerekir, ve ideal olarak kendi mezenkim, karakteristik morfogenez geçmesiiçin 19,20. Alıcı meme beziiçine doku aşılama optimal bir ortam sağlar; ancak, endojen epitel varlığı sonuçları etkileyebilir. Endojen epitelin meme bezinin temizlenmesi genellikle fare transplantasyonu tahlillerinde yapılır ve endojen meme dokusunun cerrahi eksizyonu ve/veya meme ucunun çıkarılmasını gerektirir1,21,22. Mümkün olsa da, post-kesişen sıçanlarda meme epitel preclearing yaygın olarak gerçekleştirilen değildir, özellikle post-kesen sıçanlarda büyüyen meme ağacı temizleme etkisizliği nedeniyle. Vücudun başka bir yerinde yağ dokusu bölgeleri nakledilen meme epitel büyümesini destekleyebilir gösterilmiştir beri21,23,24, interscapular beyaz yağ yastığı içine doku aşılayarak sıçanlarda preclearing süreci kolayca önlenebilir.
Bu yazıda açıklanan transplantasyon yöntemi enzimatik olarak ayrıştırılmış meme bezi organoidlerinin (meme duktal epitel ve morfogenez yeteneğine sahip diğer hücre tipleri parçaları) veya laboratuvar sıçanlarının inbred, izojenik veya konjenik suşları interskapular yağ yastığı içine monodispersed hücrelerin enjeksiyonu içerir2. Interscapular yağ yastığı normalde meme dokusu yoksun olduğundan, endojen epitel önceden temizlemek için gerek kalmadan birden fazla transplantasyon siteleri için uygun bir ortam sağlar. Sonuç olarak, konak hayvanın endojen, abdominal-inguinal meme bezleri cerrahi manipülasyona tabi değildir, normal gelişir ve sonuçların yorumlanmasına engel olamaz. Ayrıca, bozulmamış meme bezleri memmary epitel gelişimi ve tümörigenez18,25konak karşı donör etkilerini değerlendirmek için karşılaştırma için kullanılabilir. Tek bir kök hücreden meme bezinin repopülasyonfareler için kullanılabilir olmasına rağmen, henüz sıçan için geliştirilmiş değil, özellikle sıçan meme kök hücreleri için seçmek için antikorların durumu eksikliği nedeniyle25,26,27. Buna rağmen, repopulating potansiyelini ölçmek için monodispersedilmiş meme epitel hücrelerinin nakli başarıyla yapılabilir, ve bu hücreler uygunçerçeve2,3,4aşılı zaman normal gelişecektir . Organoidler birçok amaç için iyi olsa da, monodispersed hücreler kantitatif uygulamalar için gereklidir, örneğin, iyonlaştırıcı radyasyon tedavisi28 aşağıdaki kanser inisiyasyonu için gerekli meme epitel hücrelerinin sayısını belirlemek için veya akış sitometrik olarak seçilmiş meme epitel hücre popülasyonlarının özelliklerini karşılaştırmak için29.
Bugüne kadar, burada açıklanan prosedür meme bezi gelişimi ve meme kanseri gelişimi altında yatan mekanizmaları çalışma genel bir amacı ile sıçanda meme bezi nakli gerçekleştirmek için en sağlam yöntemdir. Genellikle, donör ve / veya alıcı hayvanlar önce farklı değişkenlere maruz kalan, sırasında veya epitel nakli nden sonra. Örnekler kimyasal karsinogenez içeren tek gen çalışmaları içerir30, radyasyon28,31,32, konak / donör genom genetik manipülasyon18, ve hormonal manipülasyon12. Bu protokolde tanımlanan enzimatik ayrışmanın en önemli avantajı, akış sitometrisi, 3-B kültürü, gen düzenleme ve daha fazlasını içeren tamamlayıcı deneyler için epitel organoidleri veya monodispersi hücreleri izole etme fırsatıdır. Bu tekniğin gelecekteki uygulamaları genetik mühendisliği ile donör ve / veya konak doku ek manipülasyon içerecektir. Örneğin, donör hücreler CRISPR-Cas9 gen düzenleme sistemi kullanılarak seçilen herhangi bir genomik lokusta genetik olarak ex vivo değiştirilebilir. Benzer şekilde, alıcı sıçanlar da genetik donör ve alıcı mühendislik genetik faktörler arasındaki etkileşimi incelemek için değiştirilebilir.
Bu protokol, sıçanlarla çalışmak için optimize edilmiş bir meme epitel hücre nakli tekniğini tanımlar. Donör sıçanlardan izole edilmiş meme epitel organoidleri (3-5 haftalık yaş) alıcı sıçanların interskapular beyaz yağ yastığına (ayrıca 3-5 haftalık) aşılanır. Sonuçlar 4-6 hafta sonra, aşılı dokuyu incelemek için ışık mikroskobu kullanılarak yorumlanabilir; ancak, tam bir deney uygulamadan önce transplantasyon ve kurban arasında en uygun süre belirlenmelidir. Çok az veya çok f…
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma Hollings Kanser Merkezi Destek Hibe P30 CA138313 ulusal Sağlık Enstitüleri pilot araştırma fonu tarafından finanse edilmiştir(https://www.nih.gov/), ve Güney Carolina Tıp Üniversitesi Patoloji ve Laboratuvar Tıbbı Bölümü fonları. Marijne Smiths’e röportaj açıklamalarını kaydettiği için teşekkür ederiz.
0.2 µM syringe filters | Fisher Scientific | 09-715G | sterile-filtering collagenase digestion media |
1.5 – 2.0 mL microcentrifuge tubes (sterile) | Fisher Scientific | 05-408-129 | containing resuspended cells and/or brain homogenate mixture |
100 µM cell strainers | Corning | 431752 | filtering brain homogenate |
100 uL gastight syringes with 25 gauge needles | Hamilton | 81001 & 90525 | For injecting graft mixture into recipient animals (1 per donor genotype/condition) |
1000 uL pipette tips + pipette | – | – | transferring cells/mixtures/tissue |
15 mL polypropylene tube | Falcon (Corning) | 352196 | brain homogenate mixture storage, or cell : homogenate mixture for transplantation |
40 µM cell strainers | Corning | 431750 | filtering organoids after washing the cell pellet |
50 mL polypropylene tubes | Fisher Scientific | 05-539-6 | for collagenase digestion of donor mammary gland tissue |
60 mm dishes | Thermo Scientific | 130181 | for mincing tissue |
Alum Potassium Sulfate | Sigma-Aldrich | 243361/237086 | staining mammary gland whole mount slides |
Anesthesia vaporizer for veterinary use | – | – | follow institutional protocol |
Beta-dine or iodine | – | – | |
Borosilicate glass culture tube for homogenization | Fisher Scientific | 14-961-26 | for homogenization of brain (use appropriate tube for homogenizer) |
Carmine | Sigma-Aldrich | C6152/1022 | staining mammary gland whole mount slides |
Cell counting apparatus | – | – | |
Clean animal cages for recovery | – | – | follow institutional protocol |
Collagenase Type 3 | Worthington Biochemical Corp. | LS004183 | enzymatic digestion of minced mammary gland tissue from donor rats |
deionized water | – | – | for chemical solutions |
DMEM/F12 | GIBCO | 11320033 | for mincing tissue, collagenase digestion media and resuspending epithelial cell mixtures |
EDTA | – | – | monodispersion mixture |
Ethanol, 200 Proof | Decon Labs | 2705/2701 | mammary whole mount slide fixative, mammary whole mount slide washes, cleaning surgical incision sites (diluted) |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Hyclone | – | inactivation solution |
Gauze | – | – | |
Glacial acetic acid | Fisher Scientific | A38-212 | use for mammary whole mount slide fixative (1:4 glacial acetic acid in 100% ethanol) |
HBSS | GIBCO | – | monodispersion mixture |
Heating pads | – | – | follow institutional protocol |
Ice buckets (x2) | – | – | |
Incubator with orbital rotation | – | – | must be capable of maintaining 37°C, shaking at 220-225 RPM (for collagenase digestion of mammary tissue) |
Isoflurane anesthesia | – | – | follow institutional protocol |
Light microscope or digital camera | – | – | visualizing whole mounted mammary epithelium and/or acquiring images |
Mechanical homogenizer | Fisher Scientific | – | TissueMiser or alternative models |
Mineral oil, pure | Sigma-Aldrich/ ACROS Organics | 8042-47-5 | long-term storage of cleared mammary gland whole mounts |
Oxygen tanks for anesthesia vaporizer | – | – | follow institutional protocol |
Paper towels or delicate task wipes | – | – | |
Positively-charged microscope slides | Thermo Scientific | P4981-001 | mammary gland tissue whole mounts |
Postoperative analgesic | – | – | Institutional protocol |
Scale | body weight measurements of animals, proper dosing of pain medication | ||
Shaver | – | – | electric clippers, or other |
Staining jars | – | – | minimum of 1 per chemical wash, size appropriate for the number of slides, glass preferred |
Sterile field drapes | IMCO | 4410-IMC | used during transplantation |
Sterile scissors and forceps x3 (autoclaved) | – | – | autoclave surgical tools used for donors and recipients |
Syringes: 5 mL (or greater) | – | – | for sterile filtration of collagenase digestion media |
Trypsin | Worthington | monodispersion mixture | |
Waste collection receptacle for liquids (poured or aspirated) | – | – | |
Wound clip applier, clips, and removal tool | Fine Science Tools | 12020-00 | Closing the skin incision over the interscapular white pad pad |
Xylenes | Fisher Scientific | X3S-4 | clearing mammary gland whole mount slides after staining |