Method Article
Bir hayvan modeli tümör hücreleri (CTCs) kanseri metastaz sırasında akciğer kolonizasyon teşvik dolaşan rolü deşifre için gereklidir. Burada kurduk ve başarıyla gerçekleştirilen bir vivo içinde tahlil özel olarak test etmek için gereksinimin akciğer kolonizasyon için CTCs polimer fibronektin (polyFN) Meclisi.
Metastaz kanser ölüm başlıca nedenidir. Tümör hücreleri (CTCs) kanseri metastaz, içinde akciğer kolonizasyonu CTCs tarafından katkıda eleştirel için erken akciğer metastatik oluşum, teşvik dolaşan rolü şiddetle araştırmış. Bu nedenle, hayvan modelleri metastaz tam sistemik süreci yakalar tek yaklaşım vardır. Verilen bu CTCs katkılar kan damarı ekstravazasyonu incelenmesi için önceki Deneysel tasarımlar sorun oluşursa, biz hangi bir in vivo akciğer kolonizasyon tahlil kurulan bir uzun vadeli floresans hücre-izleyici, carboxyfluorescein succinimidyl ester (CFSE), askıya alınan tümör hücreleri etiketlemek için kullanılan ve akciğer perfüzyon akciğer Temizleme, confocal görüntüleme ve miktar önce özellikle kapana CTCs temizlemek için gerçekleştirildi. Polimer fibronektin (polyFN) CTC yüzeylerde monte akciğer kolonizasyon metastatik tümör doku son kurulmasında aracılık tespit edilmiştir. Burada, özellikle CTCs polyFN derlemede akciğer kolonizasyon ve ekstravazasyonu için gereksinim test etmek için biz kısa vadeli gerçekleştirilen akciğer kolonizasyon deneyleri hangi askıya stabil FN-shRNA (shFN) ifade Lewis Akciğer Karsinomu Hücre (LLCs) veya Scramble-shRNA (shScr) ve önceden etiketli 20 mikron CFSE intravenöz C57BL/6 fareler aşılanmış. Biz başarıyla fare akciğerlerde kolonize etmek shFN LLC hücreleri yeteneklerini shScr LLC hücreleri ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde azalmış gösterdi. Bu nedenle, özellikle CTCs yeteneğini akciğerlerde kolonize dolaşım içinde göstermek için kısa vadeli bu yöntemi yaygın olarak uygulanabilir.
Metastaz kanser ölüm1,2önemli nedenidir. Birincil dokulardan türetilmiş tümör hücreleri kan dolaşımı süspansiyon girin ve önce onlar are çeşitli Hematojen zorluklar, Örneğin, anoikis, bağışıklık saldırı ve zararlar tansiyon ya da geometrik kısıtları, yamultma stres nedeniyle hayatta uzak organ metastazı3,4,5,6başarı dikte önemli bir adım kolonize etmek mümkün. Bu nedenle, dinç çabaları şu anda dolaşımdaki tümör hücreleri (CTCs) karakterize ve bu özellikleri tümör habis, metastaz ve sağkalım oranları kanser hastaları7,8 ile korele yapılmıştır , 9. kanser metastaz işlemini özellikle vivo içinde olay gösterir, hayvan modelleri metastaz10,11,12 tam sistemik süreci yakalar tek yaklaşım vardır .
CTCs metastatik tümör doku uzak organlara1,2kolonizasyon dahil olmak üzere birden çok hücresel olaylar aracılığıyla olur. Ancak, en yaygın kullanılan metastaz deneyleri13,14,15 değil uzak organlara kolonizasyon CTC gözlemlemek için bir yol sağlar. Bu nedenle, bir CTC kolonizasyon görselleştirme için in vivo tahlil tasarım acilen ihtiyacım vardı. Her ne kadar birkaç vivo içinde ve ex vivo kısa dönem akciğer kolonizasyon deneyleri tasarlanmış, sorunları ve dezavantajları kalır. Örneğin, yeşil floresans protein (GFP) iken-overexpressing tümör hücreleri bu kullanılmıştır deneyleri22,23, stabil transfect ve yeterli GFP floresan yoğunluğu altında ile tümör hücreleri clone için sürüyor mikroskop. Her ne kadar uzun vadeli hücre izleyici CFSE ile tümör hücrelerinin geçici boyama GFP ifade tümör hücreleri değiştirmek için istihdam edilmiş, benzer şekilde, bu zor CFSE etiketli tümör hücreleri bağlı olup olmadığını yargılamak ya da sadece mevcut içinde kalır damarlara eksize uzak organlara16,17.
Polimer fibronektin (polyFN) CTCs yüzeylerde monte eleştirel metastatik tümör doku18,19,20,21,22 son kurulması için katkıda bulundu . Burada, kısa vadeli askıya alınmış Lewis Akciğer Karsinomu (LLCs) hücreleri stabil FN-shRNA (shFN) veya scramble-shRNA (shScr) ifade ve CFSE ile önceden etiketli akciğer kolonizasyon deneyleri intravenöz C57BL/6 fareler aşısını gerçekleştirilen. 2-3 gün sonra fare akciğerler ilk fosfat tamponlu tuz (tabi önce bekâr CTCs damarlara içinde tamamen kaldırmak için PBS) ile confocal mikroskobu ve akciğer kolonileşmesi LLCs miktar periosteum. Biz açıkça akciğer kolonileşmesi shFN LLCs sayıda ve tümör nodüller önemli ölçüde shScr önemli ölçüde CTCs polyFN derlemede rolü kolonizasyon ve CTCs içinde gelişimini kolaylaştıran corroborating LLCs ile karşılaştırıldığında azalma olduğunu göstermiştir Akciğerler. Bizim çalışma daha fazla rol için incelenmesi kanser metastaz polyFN garanti eder.
Bizim Enstitüsü (bakım ve kullanım Laboratuvar hayvanlarının, NCKU Tıp Fakültesi Kılavuzu) esaslarına göre fareler üzerinde tüm deneyler yapıldı.
1. hazırlanması aletleri, Kültür Medya ve yemekleri
2. hazırlık ve kurtarma süspansiyon tümör hücrelerinin
3. floresans boyama ve tümör hücreleri Carboxyfluorescein Succinimidyl Ester (CFSE) ile süspansiyon Analizi
4. akciğer kolonizasyon tahlil
5. confocal mikroskobik görüntüleme ve çözümleme-in akciğer kolonize tümör hücreleri
6. uzun vadeli akciğer kolonizasyon deneyleri
Not: 4.1 4.5 aracılığıyla adımları yineleyin.
Vivo akciğer kolonizasyon tahlil gerçekleştirmeden önce akciğer kolonizasyon ve/veya metastaz, kolaylaştırma ekstravazasyonu polyFN askıya alınmış tümör hücreleri üzerinde aracılık olup olmadığını sınamak için Şekil 1A gösterildiği gibi biz ilk farklı titre CFSE, hücre geçirgen ve kovalent hücre içi Amin içeren moleküller26,27 ' askıya alınan tümör hücreleri conjugates ve uzun bir süre için hücrelerde kalır floresan bileşik konsantrasyonları. Bu tümör hücreleri etkili CFSE ile bir doz bağımlı şekilde gösterildiği Şekil 1Betiketli bulduk. CFSE etiket 6 '5 LLC hücre/mL neredeyse 20 µM bir plato ulaşmış x10 resimli Şekil 1 ciçinde.
Hangi fiziksel olarak CTCs akışı içinde akciğer damarlara engel bol daralmış kapiller sistem sayesinde, biz akciğer perfüzyon intravenöz enjekte taşıyan farelerde CFSE etiketli LLC hücreleri olarak özellikle kapana CTCs, temizlemek için gerçekleştirilen akciğer Temizleme, Şekil 4' te gösterildiği gibi her zaman bir noktada önce Şekil 1A ' resimli. Perfüzyon önce akciğerleri gösterildiği gibi kan, varlığı nedeniyle açıkça kırmızımsı sol panelinde Şekil 2. Akciğerler , doğru kapı aynası içinde Şekil 2gösterildiği gibi 1 x PBS, 10-15 mL ile perfüzyon sonra soluk oldu.
Hemen periosteum fare akciğerler plevral uzaydan kaldırıldı sonra Akciğer lobları ayrılmış ve Şekil 3A iyice Akciğer lobları kapsayan 1 x PBS ile gösterildiği gibi yemekleri yerleştirilen akciğer sahibi monte. Şekil 3B ' gösterildiği gibi akciğer sahibi monte Akciğer lobları Şekil 3Aiçinde gösterildiği gibi confocal floresan mikroskopi için tabi tutuldu. Akciğerlerde kolonize CFSE etiketli tümör hücreleri gösterildiği gibi görüntüsü üst panel Şekil 3 c ve siyah beyaz görüntülere gösterildiği gibi alt panel Şekil 3 c görüntü J yazılımı ile akciğer kolonizasyon miktar kolaylaştırmak için.
İntravenöz 20 µM CFSE etiketli ve akciğer perfusions ve confocal mikroskobik görüntüleme gerçekleştirmeden önce bir zaman ders 24-72 saat bekledi ya shScr ya da shFN LLC hücreleri enjekte. Miktar önemli ölçüde daha az shFN LLC hücreleri shScr LLC hücreleri daha 38 h ve 45 h zaman puan, olarak sayıldı ki hücreler Şekil 4A ImageJ yazılımı ile gösterildiği gibi 6 farelerde olduğu ortaya çıktı akciğer kolonileşmesi tümör içinde şekil 4B resimli . Neden shScr akciğer kolonize ve yavaş yavaş azaldı shFN LLC hücreleri tarafından dolaşım'ın dokunulmazlık bile zaten kolonize LLC hücrelere karşı sürekli sitotoksisite nedeniyle büyük olasılıkla nedeni. Özet olarak, bu sonuçlar üzerinde CTCs monte bu polyFN gerçekten tam metastaz akciğerlerde intravenöz aliquots, alma hangi bazı fareler sonuçlarında tarafından ortaya gibi önde gelen akciğer kolonizasyon LLC hücreler tarafından arabuluculuk gerekli öneririm CFSE etiketli shScr ve shFN LLC hücre Şekil 4 ' te gösterildiği gibi akciğer kolonizasyon deneyleri için aloneuntil akciğer tümörü nodüller geliştirilmiş olup, tüm deneysel tümör metastazı tahlil Şekil 5A ' gösterildiği gibi kaldı ve 5B.
Şekil 1: tümör hücreleri akciğer kolonizasyon tahlil etiketleme için CFSE konsantrasyonları titrasyon. (A) akciğer kolonizasyon tahlil ve iletişim kuralları bölümünde ayrıntılı olarak deneysel metastaz tahlil için prosedürleri şematik gösterimi. (B) FACS analiz lekeli LLC hücreleri CFSE floresan yoğunluklarını CFSE çeşitli konsantrasyonları ile için. (C) floresan yoğunluklarda çeşitli CFSE konsantrasyonları işlevleri olarak çizildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: akciğerler öncesi ve sonrası perfüzyon. Önce akciğer temsilcisi görüntüleri (unperfused; Unperf.) ve sonra (periosteum; Perf.) akciğer perfüzyon gerçekleştiriliyor. Altın yıldız: kalp. Beyaz ok: IVC/SVC kapalı kravat. Kırmızı oklar: aynı fare öncesi ve sonrası perfüzyon akciğer. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: akciğer periosteum lob akciğer kutusunda confocal floresan mikroskopi için montaj. Akciğer-montaj confocal mikroskobu akciğer kutusunda (A) şeması. (B) 3 akciğer periosteum lob akciğer sahibi temsilcisi bir görüntü. (C) LLC hücrelerle akciğer kolonileşmesi CFSE floresan görüntü J yazılım tarafından miktar için temsil edici görüntüleri. Üst paneli: düzenli görüntüleme. Alt paneli: siyah-beyaz görüntüleme ters. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: zamanlı ders görüntü, miktar ve istatistiksel analiz için akciğer akciğer perfüzyon akciğer kolonizasyon tahlil sonra shScr ve shFN LLC hücreleri kolonize. (A) (floresan görüntülerden dönüştürülür) temsilcisi siyah beyaz görüntüleri çeşitli zaman noktalarda akciğer damarlara içinde geniş akciğer perfüzyon sonra gösterildiği gibi kolonize shScr ve shFN LLC hücre. Noktalı çizgiler kenarına odaktaki confocal akciğer doku alanları gösterir. (B) miktar ve istatistiksel akciğer kolonileşmesi LLC hücreler için (A) 5 mutlak temsilcisi görüntüleri/akciğer lobu/fare sayı ortalaması alınarak görüntülenir. Not: Her çubuğun her odaktaki confocal alan ortalama floresans yoğunluğunu gösterir. Veri istatistiksel analiz 6 fareler ve ± SD demek olarak bildirilen vardı; NS öðe1 anlamına gelir; * p anlamına gelir < 0,05; ve ** p anlamına gelir < 0,01; İki yönlü ANOVA. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5: FN ifade CFSE etiketli LLC hücrelerdeki susturmak vivo CTC kolonizasyon tahlil uzun vadede Akciğerlerde tümör nodüller azalır. (A) Bouin'ın sıvı-sabit fare akciğer tümörü nodüller taşıyan CFSE etiketli shScr veya shFN LLC hücrelerden türetilmiş. (B) miktar ve Akciğerlerde tümör nodüller için istatistiksel analiz. Veri ± SD demek olarak bildirilir; : p < 0,001; n = 6 her grubu; Unpaired t-testi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Uzun vadeli akciğer kolonizasyon deneyleri, burada in vivo akciğer kolonizasyonu CTCs tarafından uzak organlarda değerlendirmek için istihdam metodoloji açıkça örtüsünü açmak ve kolonileşmesi içinde CTCs üzerinde monte polyFN belirli rol Ayrıştırılan kısa vadeli ile birlikte akciğer, ekstravazasyonu ve metastatik işlemleri18,19,20,21yol açtı. Her ne kadar uzun vadeli hücre izci intravenöz enjekte CTCs üç gün önce akciğer perfüzyon için izleme ve nicel amaçlar için yeterli yeşil floresans korumak bize izin CFSE hücrelerle etiketleme, doğrudan belirlemek imkansızdı tümör hücreleri gemi lümen içinde yerleşmişti veya zaten vardı kan damarları extravasated. Bu sorun, kırmızı floresan çözmek için özel olarak sigara endothelia üzerinde ifade lektinlerinin bağlamak mümkün olan rodamine Birleşik dextran akciğer perfüzyon28,29sırasında, akciğer damarlara etiketlemek için kullanılabilir 30. CFSE bir uzun vadeli hücre izci, floresans şiddeti gerçek vardır rağmen yarıya her hücre bölünmesi27, teknikleri etiketleme kullanarak potansiyelini sınırlayan. Bu sorunu aşmak için bu CFSE etiketleme doz hücreler için süresi içinde vivo deneyler ve herhangi bir tedavi hücrelerine uygulanan hücre üzerinde hiçbir etkisi tespit kalması için yeterli olduğunu tespit nükleer silahların yayılmasına karşı. Karşılaştırma ve akciğer kolonileşmesi shScr ve shFN CTCs miktar ayrı farelerde yapılmıştır çünkü iki grup arasındaki farklar nedeniyle bireysel değişim olduğunu savundu. Böyle değişim dışlamak için DISTINCT ile etiketli hücreleri boyar maddeler (Örneğin, CFSE/CM-dıı) bulabilsem veya stabil GFP/dsRed ile transfected tümör iki tip bir karışımı kullanılazlar intravenöz akciğer kolonizasyon aynı hayvan içine enjekte edilir 31,32,33tahlil. Bu klonlama etkileri stabil çözmeye teşebbüs teknoloji klonlama hücreden çıkan yeterince güçlü floresans34,35ile, floresan protein transfected Hücre klonlar dikkati çekiyor 36 , 37 klonlanan hücrelerin unrepresentative tüm türdeş olmayan nüfus38,39,40temsil etmek için yapabilir. Herhangi bir floresan protein istikrarlı bir transfection tümör hücreleri içine akciğer kolonizasyon deneyleri için isterseniz, tümör hücreleri transfection verimliliği bir bütün olarak yükselen daha iyi özgün özellikleri hücre klonlama daha korumak nüfus ile yeterli floresans41,42.
Özellikle akciğer kapiller sisteme tutuklamak yerine bazı intravenöz enjekte tümör hücreleri mekanik tuzak ve akciğer kapiller ağ içinde sıkışan eğilimindedir bu deneyleri gerekli olan akciğer kolonizasyon akciğer perfüzyon adımları dokulara CTCs ortalama büyük çapları akciğer kapiller lümen43,44genişliğinden dolayı. Akciğerleri ventriküler olmadan akciğer kolonileşmesi tümör hücreleri miktar yanlışlıkla mekanik tutukluk hücreleri45,46,47sayarak bir tahmindi neden olabilir. Akciğerleri periosteum bile, ek sorunlar devam etmektedir. Örneğin, hala akciğer kolonileşmesi tümör hücreleri lumenal endothelia üzerinde bulunan veya zaten kan damarları extravasated olup olmadığını ayırt etmek zordur. Bu sorunu gidermek için kan damarlarının rodamine Birleşik dextran olarak anılan ile boyama yararlı30,48,49olabilir. Tümör ekstravazasyonu miktar isterseniz, alternatif olarak, kalsiyum-şelatör EDTA/EGTA veya tripsin, non-spesifik proteaz perfüzyon arabellekte ve kalsiyum-bağımlı - bağımsız engel için kullanılabilir tümör hücre adezyon olaylar50 , 51 , 52. böylece, akciğer dokusu içinde kalan tümör hücreleri extravasated olarak kabul edilebilir.
İçin miktar akciğer kolonileşmesi tümör hücrelerinin perfused akciğer kez geleneksel confocal mikroskobu tabi tutulmaktadır. Ancak, measurability doku derinlik doku autofluorescence ve floresan saçılma etkileri, işleme daha derin dokulara belirlenemeyen53,54kısmen nedeniyle sınırlıdır. Geleneksel confocal mikroskop daha yüksek duyarlılık iki foton mikroskopla yakın kızılötesi radyasyon iki fotonlu uyarma UV daha önemli ölçüde daha az absorpsiyonu-biyolojik örnekler ile birlikte kullanılan bu tür sorunları gidermek uygundur veya mavi-yeşil ışık tekniği daha kalın numuneler55,56,57görüntüleme için uygun yapar. Akciğer kolonileşmesi tümör hücrelerinin tümör hücre sayıları birkaç temsilcisi confocal görüntüler, akciğer kolonileşmesi tümör hücre sayının tamamını tek tek bir hayvan bütün akciğerlerde içermeyen sayı ortalaması alınarak dikkate alınır. Akciğer kolonizasyon deneyleri tüm akciğerlerde ölçmek için stabil luciferase ile transfected tümör hücreleri istihdam olabilir ve perfused akciğerler sonra varlığı askıya alınan tümör hücrelerinin intravenöz aşı sonra Imaging IVIS tabi biyoluminesans46,58,59. Alternatif olarak, perfused akciğer parçalar halinde kıyılmış ve proteaz, Örneğin, tek hücre süspansiyon60,61serbest collagenase, enzimatik sindirim tabi. Tümör hücreleri floresan boyalar ile veya stabil proteinler sonra ile floresan aktif hücre (FACS) analiz56,62sıralama sayılabilir floresan ile transfected.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Yazarlar Ming-Min Chang ve Bayan Ya-Hsin Cheng ve teknik destek için teşekkür etmek istiyorum. Bu eser Tayvan'ın Bakanlığı Bilim ve teknoloji tarafından desteklenmiştir (en-103-2325-B-006-009, en-104-2325-B-006-001, en-105-2325-B-006-001 ve MOST-106-2320-B-006-068-MY3) ve Sağlık Bakanlığı ve refah (MOHW106-TDU-B-211-144004). Biz de onların çok foton confocal mikroskop için destek için minnettar College of Medicine, Ulusal Cheng Kung Üniversitesi, temel araştırma laboratuardan vardır.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Material | |||
Bovine Serum Albumin (BSA) | Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) | 101-9048-46-8 | |
Bouin's Fluid | MCC(medical chemical corporation)/POISON | 456-A-1GL | |
CFSE Proliferation Dye | ebiosciences | 65-0850-85 | Full name: Carboxyfluorescein succinimidyl ester |
Dulbecco's Modified Eagle Media (DMEM) | (Gibco)ThermoFisher Scientific | 12100-061 | |
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) | 101-6381-92-6 | For prepared trypsin-EDTA solution( Final concentration: 0.53mM ) |
Fetal bovine serum (FBS) | (Gibco)ThermoFisher Scientific | 10437-028 | |
Lewis lung carcinoma (LLC) | ATCC, Manassas, VA, USA | CRL-1642 | |
L-Glutamine, USP | (Gibco)ThermoFisher Scientific | 21051-024 | |
Potassium chloride (KCl) | Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) | 101-7447-40-7 | For prepared 1X PBS ( Final concentration: 2.7mM ) |
Potassium phosphate monobasic (KH2PO4) | Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) | 101-7778-77-0 | For prepared 1X PBS ( Final concentration: 1.8mM ) |
Sodium chloride (NaCl) | Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) | 101-7647-14-5 | For prepared 1X PBS ( Final concentration: 137mM ) |
Sodium phosphate dibasic (Na2HPO4) | Cyrusbioscience (Taipei, Taiwan) | 101-10039-32-4 | For prepared 1X PBS ( Final concentration: 10mM ) |
Trypan Blue | Sigma Aldrich | T6146 | 0.5 g mix with 100 mL 1X PBS |
Trypsin | Sigma Aldrich | T4799 | For prepared trypsin-EDTA solution ( Final concentration: 5g/L ) |
Zoletil 50 | Virbac | To dilute with 1X PBS | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Compact Tabletop Centrifuge 2420 | KUBOTA Co. | 2420 | |
Culture dish (6cm) | Wuxi NEST Biotechnology Co. | 705001 | |
Disposable syringe (with needle) | Perfect Medical Industry Co. | 24G/3 cm;3 ml & 26G/0.5 cm;1 ml | |
End over end mixer | C.T.I YOUNG CHENN | TS-20 | For suspended cells recovery |
FACSCalibur (FACS) | BD biosciences | ||
Forceps | Dimeda | 10.102.14 | |
Forma Direct Heat CO2 incubator | Thermo Fisher Scientific Inc. | HEPA CLASS 100 | |
Mouse restrainer (Cylindrical Restrainer 15-30 gm) | Stoelting | 51338 | |
Multiphoton Confocal Microscope BX61WI | Olympus | FV1000MPE | |
Neubauer counting chamber | Marienfeld-Superior | 640010 | |
Surgical scissor | Dimeda | 08.370.11 | |
Surgical sutures | UNIK SURGICAL SUTURES MFG. CO. | NO. 0034 | Black Braided silk; non-absorbable (25YD; U.S.P. 4/0) |
1.5 mL microcentrifuge tube | Wuxi NEST Biotechnology Co. | 615001 | |
15 mL Greiner tube | Greiner bio-one | 188271 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır