Method Article
Nous présentons ici un protocole pour l’isolement des cellules leucémiques de leucémie patients la moelle osseuse et l’analyse de leur état métabolique. Évaluation du profil métabolique des cellules leucémiques primaires pourrait aider à mieux caractériser la demande des cellules primaires et pourrait mener à une médecine plus personnalisée.
L’exigence métabolique des cellules cancéreuses peut influencer négativement la survie et l’efficacité du traitement. De nos jours, ciblage pharmaceutique des voies métaboliques est testée dans plusieurs types de tumeurs. Ainsi, la caractérisation de l’installation métabolique de cellules du cancer est inévitable afin de cibler la bonne voie afin d’améliorer le résultat global des patients. Malheureusement, dans la majorité des cancers, les cellules malignes sont assez difficiles à obtenir en plus grand nombre et la biopsie de tissu est requise. La leucémie est une exception, où un nombre suffisant de cellules leucémiques peut être isolé dans la moelle osseuse. Ici, nous fournissons un protocole détaillé pour l’isolement des cellules leucémiques de leucémie patients la moelle osseuse et l’analyse ultérieure de leur état métabolique avec analyseur de flux extracellulaire. Les cellules leucémiques sont isolés par le gradient de densité, ce qui n’altère pas leur validité. La prochaine étape de la culture aide à se régénérer, donc l’état métabolique mesuré est l’état des cellules dans des conditions optimales. Ce protocole permet d’obtenir des résultats cohérents et bien standardisées, qui pourraient être utilisées pour la thérapie personnalisée.
Le profil métabolique est l’une des principales caractéristiques des cellules et bioénergétique altérée sont désormais considérés comme une des caractéristiques du cancer1,2,3. En outre, les changements dans les paramètres métaboliques pourraient servir dans le traitement du cancer en ciblant les voies de transduction de signal ou de la machinerie enzymatique de cancer des cellules4,5,6. Sachant la prédisposition métabolique des cellules cancéreuses est donc un avantage et peut aider à améliorer le traitement actuel.
Il y a une abondance de méthodes déjà éprouvées qui peuvent évaluer l’activité métabolique des cellules en culture. Au sujet de la glycolyse, l’absorption du glucose est mesurable par le marquage radioactif, à l’aide de 2-NBDG (2-(N-(7-Nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)Amino)-2-Deoxyglucose) ou taux de lactate extracellulaire mesurée par voie enzymatique7,8. Taux d’oxydation de l’acide gras est un autre paramètre métabolique mesuré par palmitate isotopiquement étiquetés9,10. Taux de consommation d’oxygène est une méthode largement utilisée pour la détermination de l’activité mitochondriale dans les cellules11,12, ainsi que de la membrane mitochondriale potentiel évaluation13,14, ATP/ADP (adénosine Adénosine-triphosphate/5′ 5′-diphosphate) ratio mesure15 ou total intracellulaire ATP mesure16. Voies qui régulent les processus métaboliques de signalisation peut être déterminée par des analyses quantitatives de protéine et peut améliorer la compréhension des mesures métaboliques17,18,19.
Cependant, toutes ces méthodes mesurent seul ou, dans le meilleur scénario, quelques paramètres métaboliques dans un échantillon en même temps. Ce qui est important, la mesure simultanée des taux de consommation d’oxygène (OCR) et taux d’acidification extracellulaire (ECAR) est possible par l’analyse de flux extracellulaire par, par exemple, Seahorse XFp Analyzer. L’OCR est un indicateur de la respiration mitochondriale et ECAR est principalement le résultat de la glycolyse (nous ne pouvons ignorer le CO2 production élever éventuellement ECAR de cellules avec une activité élevée de la phosphorylation oxydative)20. Jusqu’ici, les divers types de cellules ont été étudiés en utilisant ces analyseurs21,22,23.
Nous décrivons ici le protocole pour l’analyse de flux extracellulaire de blastes primaires (cellules de la leucémie dérivés le stade hématopoïétique immature) de patients atteints de leucémie. Au meilleur de notre connaissance, un protocole spécifique Blasts primaire n’est pas disponible encore.
Tous les échantillons ont été obtenus avec l’informed consent des parents ou les tuteurs des enfants et l’approbation du Comité d’éthique de l’Université Charles à Prague, en République tchèque, l’étude aucun. NV15-28848A.
1. préparation des réactifs
2. isolement des cellules mononucléaires de la moelle osseuse
NOTE : Idéalement, mesure de l’état métabolique des cellules leucémiques primaires devrait commencer immédiatement après l’isolement collection et cellule de la moelle osseuse. Néanmoins, les données pertinentes pourraient également provenir de cellules isolées après les centres de transport entre autre hématologie en République tchèque. Effectuer toutes les étapes intermédiaires dans une hotte de vitroplants stérile.
3. une nuit culture de cellules mononucléées
Remarque : Effectuez toutes les étapes intermédiaires dans une hotte de vitroplants stérile.
4. préparation des plaques de revêtement adhésif cellulaires
5. l’hydratation de la cartouche de sonde
NOTE : Hydrater deux cartouches d’analyseur de flux extracellulaire 8 puits.
6. ensemencement de cellules en cellules enduit adhésif plaques
Remarque : Pour que la glycolyse stress test, utilisez glycolyse stress test moyenne. Pour le test de stress cellulaire Mito, utilisez milieu d’épreuve de stress cellulaire Mito avec BSA.
7. chargement de la cartouche de capteur
8. mise en place du programme
9. évaluation et interprétation des résultats
La figure 3 montre les courbes après test d’effort de la glycolyse et mesures de stress test cellule Mito de blastes leucémiques du BCP-ALL (leucémie lymphoblastique aiguë de la B-cellule précurseur) et les patients AML (leucémie myéloïde aiguë). Le calcul des paramètres métaboliques de ces mesures est également indiqué. 500 000 cellules / puits ont été ensemencées et toutes les mesures ont été effectuées en hexaplicates.
Dans le test de stress de la glycolyse, le milieu de base seulement est utilisé, afin que les cellules sont privées d’éléments nutritifs. Le premier paramètre obtenu est l’acidification basale, qui devrait tenir compte de la quantité de glucose stocké dans les cellules. Après la première injection, ECAR est augmenté depuis que les cellules utilisent le glucose et peuvent fermenter pour le lactate. L’oligomycine A dans la deuxième injection inhibe l’ATP-synthase et dirige ainsi les cellules pour produire de l’ATP par la glycolyse. Cela devrait plus provoquer une élévation de ECAR. Injection de 2-DG inhibe complètement la glycolyse et ECAR gouttes.
Dans le test de stress cellulaire Mito, un milieu additionné de glutamine et de glucose sont utilisés, afin que les cellules ne sont pas privés de tous les nutriments et le paramètre de la respiration de base reflète leur état métabolique basal. Après la première injection avec oligomycine A, cellules inhibent la respiration mitochondriale et basculer vers la glycolyse qui est représentée comme une diminution de l’OCR. FCCP (l’injection de deuxième et troisième), d’autre part, découple la production d’ATP de la respiration, afin que les cellules maintenant consomment de l’oxygène à un taux maximal et la montée de OCR à sa valeur la plus élevée. La dernière injection du mélange de roténone et antimycine A inhibe complètement la respiration mitochondriale et OCR est réduite proche de zéro.
Figure 1 : centrifugation en gradient de densité de l’échantillon de moelle osseuse. Les cellules mononucléaires enrichis pour les cellules leucémiques sont séparés par milieu de gradient de densité. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : contour de glycolyse stress test et test de stress cellulaire Mito (A) résultat exemplaire de glycolyse stress test. (B) résultat exemplaire de test de stress cellulaire Mito. Les paramètres sont indiqués dans les courbes. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : analyse de flux extracellulaire de blastes leucémiques du BCP-ALL (A, B) et le patient de l’AML (B, C). (A et C) résultats des stress tests glycolyse. Veuillez noter que le premier point de mesure peut différer sensiblement du reste et devrait être exclu de l’analyse dans cette affaire. (B et D) résultats des tests de stress cellulaire Mito. Les paramètres sont indiqués dans les courbes. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Port | Test de stress de la glycolyse | Test de stress cellulaire mito | ||
Chargement au port | Concentration finale dans les puits | Chargement au port | Concentration finale dans les puits | |
A | 20 μL de glucose 100 mM | 10 mM de glucose | 20 μL de 20 μM oligomycine A | 2 μM oligomycine A |
B | 22 μL de 20 μM oligomycine A | 2 μM oligomycine A | 22 μL de 15 μM FCCP | FCCP 1,5 ΜM |
C | 25 μL de 1 M 2-DG | 100 mM 2-DG | 25 μL de 30 μM FCCP | FCCP 4,5 ΜM |
D | X | 25 μL de 10 μM roténone et 10 μg/ml l’antimycine A | 1 μM roténone et 1 μg/ml l’antimycine A |
Tableau 1 : Composé de volumes.
Étape | Paramètres |
Calibration | Automatique |
Équilibration | Automatique |
Mesure de référence | Trois fois : mélanger – 3 min, attente – 0 min, mesure – 3 min |
Injection du port A | Injection |
Mesure | Trois fois : mélanger – 3 min, attente – 0 min, mesure – 3 min |
Injection du port B | Injection |
Mesure | Trois fois : mélanger – 3 min, attente – 0 min, mesure – 3 min |
Injection du port C | Injection |
Mesure | Quatre fois : mélanger – 3 min, attente – 0 min, mesure – 3 min |
Tableau 2 : Programme pour l’épreuve d’effort de la glycolyse.
Étape | Paramètres |
Calibration | Automatique |
Équilibration | Automatique |
Mesure de référence | Trois fois : mélanger – 3 min, attente – 0 min, mesure – 3 min |
Injection du port A | Injection |
Mesure | Trois fois : mélanger – 3 min, attente – 0 min, mesure – 3 min |
Injection du port B | Injection |
Mesure | Trois fois : mélanger – 3 min, attente – 0 min, mesure – 3 min |
Injection du port C | Injection |
Mesure | Trois fois : mélanger – 3 min, attente – 0 min, mesure – 3 min |
Injection du port D | Injection |
Mesure | Trois fois : mélanger – 3 min, attente – 0 min, mesure – 3 min |
Tableau 3 : Programme de test de stress cellulaire Mito.
Le protocole décrit ci-dessus permet la mesure de l’activité métabolique évaluée par OCR et ECAR valeurs dans les blastes leucémiques primaires provenant de patients atteints de leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) ou leucémie myéloïde aiguë (LMA). L’avantage de la mesure à l’aide d’un analyseur de flux extracellulaire, c’est qu’il permet la détection du profil métabolique dans le temps réel dans les cellules vivantes. Essentiellement, toutes les étapes du protocole fourni pourraient être ajusté selon le type de cellule, on envisage d’étudier. Ici, nous allons discuter des paramètres les plus importants qui pourraient influer sur les résultats et pourraient fournir moins de valeurs optimales.
La première étape vers l’optimisation est une comparaison des données obtenues par frais vs matériels gelés matériel. La capacité de mesurer l’activité métabolique du matériau gelé permettrait des études rétrospectives sur des échantillons de patients conservés dans la Banque de l’azote liquide. Dans le cas de tous les échantillons, nous avons pu détecter une activité métabolique compatible uniquement à partir de la matière fraîche tandis que les cellules AML ont été également mesurées après hors gel avec des résultats optimaux.
La deuxième étape vers l’optimisation est la culture de blastes leucémiques primaires. Nous avons testé l’activité métabolique des cellules directement après la séparation de gradient de densité (sans culture) ou après une nuit de culture. Même si les cellules après la séparation de gradient de densité semblait viable et vitale au microscope, leur activité métabolique a été altérée. Dans l’ensemble des valeurs ECAR et OCR sont plus faibles et en outre, après l’injection, OCR ou ECAR valeurs ne répondent pas optimale comme ils le faisaient dans les cellules cultivées.
Culture dans des conditions différentes peut également influencer les résultats. En utilisant l’insuline transferrine sodium sélénite supplément (ITS) est considéré comme une bonne pratique quand cultiver primaire explosions8, mais ce supplément interfère avec l’activité métabolique des cellules. Au cours de la cellule Mito stress test, blastes leucémiques cultivées avec ITS ne répondaient pas aux oligomycine A (OCR devrait diminuer afin de calculer la respiration liée à l’ATP). Nous avons aussi essayé de cultiver des cellules avec des cellules souches mésenchymateuses (CSM), mais dans ce cas, OCR et ECAR valeurs ont été inférieurs comparés aux cellules cultivées sans MSCs. En résumé, cultivant blastes primaires de patients atteints de leucémie dans RPMI moyenne avec 10 % FBS est la meilleure option.
Les patients convenable pour la caractérisation de leur profil métabolique doivent répondre à certains critères qui, sur la limite d’une part le nombre d’échantillons analysés, mais d’autre part, donneront des résultats pertinents. Nous avons mesuré la fonction métabolique des patients avec une cellularité élevée (pour une mesure nous avons ensemencé 500 000 cellules par puits dans hexaplicate) et que des échantillons avec 80 et un pourcentage plus élevé de blastes leucémiques pouvaient être mesurés pour éviter la détection de non spécifique activité métabolique d’autres types de cellules présents dans la suspension.
Une des étapes cruciales dans l’analyse des données est la normalisation, afin que les paramètres métaboliques entre différents échantillons leucémiques pourraient être comparés. Conformément à nos précédentes expériences réalisées avec des lignées de cellules leucémiques, nous avons constaté que la normalisation au nombre des cellules donne les meilleurs résultats. Le nombre spécifique de cellules / puits doit être déterminé par le chercheur et dépend de la taille et l’activité métabolique des cellules testées.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Nous tenons à remercier les centres d’hématologie pédiatrique tchèque. Ce travail a été soutenu par la subvention du ministère de la santé (NV15-28848A), ministère de la santé de l’Université l’hôpital Motol, République tchèque, Prague, République tchèque 00064203 et par le ministère de l’éducation, jeunesse et Sports NPU I nr. LO1604.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
RPMI 1640 Medium, GlutaMAX Supplement | Gibco, ThermoFisher Scientific | 61870-010 | |
Fetal Bovine Serum | Biosera | FB-1001/100 | |
Antibiotic-Antimycotic (100x) | Gibco, ThermoFisher Scientific | 15240-062 | |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | S5761-500G | |
D-(+) Glucose | Sigma-Aldrich | G7021-100G | |
Oligomycin A | Sigma-Aldrich | 75351-5MG | |
2-Deoxy-D-glucose | Sigma-Aldrich | D8375-1G | |
FCCP | Sigma-Aldrich | C2920-10MG | |
DMSO | Sigma-Aldrich | D8418-100ML | |
Rotenone | Sigma-Aldrich | R8875-1G | |
Antimycin A from Streptomyces sp. | Sigma-Aldrich | A8674-25MG | |
Seahorse XF Base Medium, 100 mL | Agilent Technologies | 103193-100 | |
L-glutamine solution, 200 mM | Sigma-Aldrich | G7513-100ML | |
HEPES solution, 1 M, pH 7.0-7.6 | Sigma-Aldrich | H0887-100ML | |
Sodium pyruvate | Sigma-Aldrich | P5280-25G | |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A2153-10G | |
Ficoll-Paque Plus | Sigma-Aldrich | GE17-1440-02 | Density gradient medium |
Seahorse XFp FluxPak | Agilent Technologies | 103022-100 | |
Corning™ Cell-Tak Cell and Tissue Adhesive | ThermoFisher Scientific | CB40240 | |
Seahorse Analyzer XFp | Agilent Technologies | S7802A | |
Seahorse XFp Cell Culture Miniplate | Agilent Technologies | 103025-100 |
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