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Dieser Artikel stellt einen nützlichen In-vitro-Assay dar, um die Fähigkeit des konditionierten Mediums aus Tumorzellen zu bewerten, Makrophagen anzuziehen.
Tumorassoziierte Makrophagen (TAMs) machen einen großen Prozentsatz der Zellen in der Tumormasse für verschiedene Krebsarten aus. Glioblastom (GBM), ein bösartiger Hirntumor ohne Heilung, hat bis zu die Hälfte der Tumormasse TAMs. TAMs können pro-tumoral oder anti-tumoral sein, abhängig von der Aktivierung bestimmter Gene in den Zellen. Genetische Mutationen in den Tumoren können durch die Regulierung der Zytokinexpression die Rekrutierung von TAMs in die Tumormikroumgebung beeinflussen. Hier beschreiben wir einen quantitativen zellbasierten Assay zur Beurteilung der Makrophagenrekrutierung durch das konditionierte Medium aus den Tumorzellen. Dieser Test verwendet die menschliche Makrophagen-Zelllinie MV-4-11, um die Makrophagen-Anziehung durch das konditionierte Medium aus dem Glioblastom zu untersuchen, was eine hohe Reproduzierbarkeit und geringe Variabilität ermöglicht. Die mit diesem Test generierten Daten können zu einem besseren Verständnis der Wechselwirkung zwischen dem Tumor und der Tumormikroumgebung beitragen. Ähnliche Assay kann verwendet werden, um Interaktion zwischen den Tumorzellen und anderen Immunzellen zu bewerten, einschließlich T-Zellen und natürliche Killerzellen (NK) Zellen.
Makrophagen sind Immunzellen mit hoher phäkotypischer und funktioneller Heterogenität1. Sie spielen eine wichtige Rolle in den Wirtsabwehrsystemen, Gewebereparatur, Entwicklung und Tumorprogression1. TAMs sind Makrophagen in der Mikroumgebung von soliden Tumoren. Bestimmte TAMs können das Tumorwachstum fördern, indem sie t zellvermittelte zytotoxische Aktivität hemmen, die Tumormikroumgebung (TME) modulieren, Angiogenese, Invasion und Metastasierung fördern2,3,4, 5. TAMs gehören zu den häufigsten Zelltypen in der TME und eine höhere Anzahl von TAMs korreliert in der Regel mit schlechteren Patientenüberleben in vielen Arten von soliden Tumoren6. Die ausgeprägten genetischen Signaturen der Tumorzellen beeinflussen ihre Fähigkeit, Makrophagen zu rekrutieren. In GBM, einem aggressiven Hirntumor ohne Heilung, können Makrophagen bis zu der Hälfte der Tumormasse7ausmachen. Die Ko-Amplifikation des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors (EGFR) und seiner Abschneidemutung EGFRvIII wird häufig bei GBM beobachtet, was Tumorwachstumsvorteile8verleiht. Zellen, die EGFR und EGFRvIII mitexzieren, ziehen mehr Makrophagen an als Zellen, die EGFR oder EGFRvIII singly7exzieren.
Chemokine sind eine Familie von kleinen Zytokinen, die eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Immunzusammensetzung in der TME6,9spielen. Menschliche Zellen exprimieren mehr als 50 Zytokine10. Die Immuninfiltration in den Tumoren wird weitgehend durch die Wechselwirkung zwischen Zytokinen und Zytokinrezeptoren11realisiert. Jede Art von Immunzellen drückt unterschiedliche Chemokinrezeptoren/Chemokine aus und kann von Zellen rekrutiert werden, die bestimmte Chemokine/Chemokin-Rezeptoren sezernieren12. Krebszellen können die Expression bestimmter Chemokine erhöhen, um Immunzellen wie TAMs, regulatorische T-Zellen und myeloiden-abgeleiteten Suppressorzellen (MDSCs) zu rekrutieren6. Die Blockade von spezifischem Chemokin, das von den Tumoren sezerniert wird, kann ein vielversprechender Weg sein, um die Infiltration von Immunzellen in die Tumormasse zu hemmen.
Hier beschreiben wir ein Protokoll, das eine In-vitro-Evaluierung der Tumor-Makrophagen-Interaktion ermöglicht, indem konditionierte Medien aus den Tumorzellen verwendet werden, die Chemokine und Makrophagenzelllinien enthalten.
1. Mittlere Vorbereitung
2. Zellvorbereitung
Tag 1:
Tag 2:
Tag 3:
3. In Vitro Makrophagen Attraktion Assay
Die Ergebnisse werden in der Regel über Balkendiagramme angezeigt (Beispiel in Abbildung 1). Stichproben mit hohen 480/520-Werten deuten darauf hin, dass die konditionierten Medien eine hohe Kapazität zur Rekrutierung von Makrophagen haben. Je nach experimentellem Bedarf können zusätzliche Kontrollen einbezogen werden. Zum Beispiel kann man neutralisierende Antikörper verwenden, um die konditionierten Medien zu behandeln, um die Makrophagen-Chemotaxis abzuschaffen, und den gleichen Test durchzuführen. Man kann auch zusätzliche Chemokine (d.h. CCL2) zu den konditionierten Medien hinzufügen, was als positive Kontrolle dient.
Abbildung 1: Konditionierte Medien aus U87-Zellen, die EGFR und EGFRvIII koexzieren, ziehen mehr Makrophagen an als U87-Zellen, die einen Kontrollvektor oder EGFR/EGFRvIII singly exezieren. Diese Zahl wurde von An, et al.7geändert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
In diesem Protokoll gibt es mehrere wichtige Schritte: 1) Auswahl der Transwell-Einfügung. Für die Zelllinie MV-4-11 funktionieren 5 m Transwell-Einsätze gut. Bei anderen Zelllinien, wie z. B. der häufig verwendeten Monozytenzelllinie THP-1, kann jedoch eine andere Porengröße besser funktionieren. 2) Da verschiedene Zelllinien mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten wachsen, ist es wichtig, die Lautstärke der konditionierten Medien an die Zellenzahlen anzupassen. Dazu können zellfreie Medien, die unter den gleichen experimentellen Bedingungen inkubiert werden, verwendet werden, um die konditionierten Medien zu verdünnen. 3) FBS enthält Zytokine. Es ist wichtig, serumfreies Medium zu verwenden, um MV-4-11-Zellen in der oberen Kammer auszusäen. Wenn hier FBS verwendet wird, kann manchmal die Zellmigration nicht beobachtet werden.
Forscher können diesen Test für verschiedene Anwendungen ändern. Beispielsweise können andere Tumorzellen, entweder primäre, vom Patienten abgeleitete Xenograft-Kultur oder Mauszellen, die im oben genannten Beispiel verwendete Hirntumorzelllinie ersetzen. Die Makrophagen-Zelllinie kann je nach Bedarf durch primäre Makrophagen oder Monozyten von Patienten oder Mäusen ersetzt werden. Ein wichtiger Punkt ist, dass die Forscher Zellen aus der gleichen Art auswählen müssen, um das beste Ergebnis zu gewährleisten. Obwohl der Makrophagen-Chemotaxis-Signalweg stark konserviert ist, kann die Variation der Proteinsequenz der Struktur zwischen verschiedenen Arten Komplikationsschichten hinzufügen, um experimentelle Ergebnisse zu interpretieren.
TAMs ziehen in der Krebsimmunologie immer mehr Aufmerksamkeit aufsich 13,14. Wie sich unterschiedliche genetische Veränderungen in den Tumoren auf die Rekrutierung von TAMs und anderen Immunzellen in der Tumormikroumgebung auswirken, werden noch untersucht. Durch die Änderung der Porengrößen der Transwell-Einsätze kann dieser Assay verwendet werden, um die Interaktion zwischen Tumor und anderen Immunzellen wie T-Zellen und NK-Zellen zu untersuchen. Ein Vorteil der Verwendung des Transwell-Assays zur Bewertung der Tumor-Immun-Interaktion ist, dass es leicht zu zeigen ist, wie bestimmte Onkogene/Mutationen die Rekrutierung einer bestimmten Art von Immunzellen beeinflussen. Darüber hinaus ist dieser Test für genomweite Bildschirme einfach zu skalieren. Dieser Test eröffnet Forschern zusätzliche Möglichkeiten, Tumor-Immunzell-Wechselwirkungen zu untersuchen. Zusätzlich kann dieser Assay verwendet werden, um zu untersuchen, wie die konditionierten Medien von Tumorzellen das Transkriptionsprofil der Makrophagen/anderer Immunzellen beeinflussen.
Alle Assays haben ihre Grenzen. Für diesen Test stammt das konditionierte Medium aus tumorzellen, die in vitro kultiviert werden. Die hier abgesonderten Chemokine könnten sich von denen unterscheiden, die von tumoren, die in vivo angebaut werden, abgesondert werden. Darüber hinaus unterscheidet sich die Makrophagen-Zelllinie von tumorinfiltrierenden Makrophagen, die eher phänotypisch und transkriptional vielfältig sind. Daher ist eine weitere Bestätigung der In-vitro-Befunde mit anderen In-vitro- und In-vivo-Methoden erforderlich.
William A. Weiss ist Mitbegründer von StemSynergy Therapeutics. Zhenyi An hat nichts zu verraten.
Grant Support: Z. An received support from Alex es Lemonade Stand Foundation, American Brain Tumor Association, NIH T32CA108462 and Program for Breakthrough Biomedical Research, which is partially funded by the Sandler Foundation. W. Weiss wurde durch NIH-Stipendien R01CA221969, R01NS091620, P50CA097257, U01CA217864, P30CA82103 unterstützt; Die Samuel G. Waxman Cancer Research Foundation; und den Stuhl Evelyn und Mattie Anderson.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.1 μm filtration cup | Thermo fisher | 566-0010 | |
0.45 μm filter unit | Millipore | SLHA033SS | |
10 mL serological pipettes | Olympus plastics | 12-104 | |
15 mL sterile centrifuge tubes | Olympus plastics | 28-103 | |
1 mL pipette tip | ART molecular bioproducts | 2779-RI | |
2 mL aspirating pipet | Falcon | 357558 | |
24-well plate | Millipore | ECM507 | Part of ECM507, or can be purchased separately |
4x lysis buffer | Millipore | ECM507 | Part of ECM507, or can be purchased separately |
5 μm Transwell insert | Millipore | ECM507 | Part of ECM507, or can be purchased separately |
75 cm2 flask | Corning | 430641U | |
Accutase | Innovative cell technologies | AT-104 | |
B27 | Gibco | 12587-010 | |
CyQuant Dye | Millipore | ECM507 | Part of ECM507, or can be purchased separately |
DMEM | Gibco | 11965-092 | |
DMEM:F12 | Gibco | 10565-018 | |
EGF | Peprotech | AF-100-15 | |
FBS | Gibco | 26140 | |
FGF | Peprotech | 100-18B | |
IMDM | Gibco | 12440-053 | |
PBS | Gibco | 14190-144 | |
Pen Strep | Gibco | 15140-122 | |
Trypan blue | Biorad | 1450021 |
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