Method Article
ونحن نقدم بروتوكول لتوليد أعداد كبيرة (آلاف إلى مئات الآلاف) من حجم موحد وتكوين الأجسام الشبه الكروية التي تسيطر عليها الورم، وذلك باستخدام لوحات microwell متاحة تجاريا.
يتم التعرف على نحو متزايد باعتبارها الكروية الورم في المختبر نموذجا هاما للسلوك الخلايا السرطانية في ثلاثة أبعاد. أكثر أهمية من الناحية الفسيولوجية من الثقافات ورقة ملتصقة التقليدية، فإنها ألخص أكثر دقة وتعقيد التفاعلات الموجودة في الأورام الحقيقي. من أجل تسخير هذا النموذج لتقييم أفضل لبيولوجيا الأورام، أو فعالية من وكلاء علاجية جديدة، فمن الضروري أن تكون قادرة على توليد الأجسام الشبه الكروية بتكاثر، في الطريقة التي تسيطر عليها وبأعداد كبيرة.
ويتكون النظام من مجموعة AggreWell عالية الكثافة من microwells على شكل هرم، الذي يتم طرد تعليق خلايا مفردة. أعداد خلايا تجميع في الجزء السفلي من كل microwell، وعدد ونسبة من أنواع الخلايا متميزة تشارك تعتمد فقط على خصائص التعليق قدم من قبل المجرب. وبالتالي، فإننا قادرون على توليد الأجسام الشبه الكروية الورم من حجم التعسفي وتكوينها معمن الحاجة إلى تعديل منصة تكنولوجيا الأساسي. مئات microwells لكل سنتيمتر مربع من مساحة سطح الثقافة بدورها ضمان مستويات إنتاج مرتفعة للغاية يمكن تحقيقها من خلال عملية مكثفة nonlabor مباشرة. وبالتالي فإننا نتوقع أن هذا البروتوكول سوف يكون مفيدا على نطاق واسع للباحثين في مجال كروي الورم.
هناك مجموعة متزايدة من الأدلة على أن الخلايا السرطانية تتصرف بشكل مختلف في ثلاث ثقافات الأبعاد مما يفعلون عندما مثقف على البلاستيك، وأن العوامل العلاجية التي تم تحديدها على منصات الأنسجة الثقافة التقليدية قد تفقد فعاليتها عندما انتقلت إلى نظام أكثر من الناحية الفسيولوجية ذات الصلة 1. ولذلك فمن المستحسن أن دراسة سلوك الخلايا السرطانية في ظل هذه الظروف، وذلك لاكتساب نظرة ثاقبة البيولوجيا الكامنة وراءها، وأيضا لزيادة معدل نجاح الانتقال كلاء علاجية جديدة من مرفق الفرز إلى العيادة. نظام واحد نموذجا مفيدا مع تاريخ طويل توظف مجموعات ثلاثية الأبعاد للخلايا السرطانية المعروفة باسم الورم 1،2 الكروية. من الناحية المثالية، فإن التقنيات لتشكيل كروي يسمح إنتاج أعداد كبيرة من الأجسام الشبه الكروية موحدة حجمها وتكوينها يتم التحكم من قبل المجرب. في حين شنقا الإفلات وكذلك لوحة نهج 3،4 قادرون على تحقيق بعض هذه إعادةيتطلبه، الإنتاجية تقتصر عادة، وتوليد أعداد كبيرة من الأجسام الشبه الكروية يصبح مهمة كثيفة العمالة.
وقد وضعنا مؤخرا نظاما لحل تحديات مماثلة في مجال الطب التجديدي 5. توظيف التجميع القسري ضمن سلسلة من المكتظ الآبار ميكرون النطاق (انظر الشكل 1)، وهذا النهج يسمح توليد الأجسام الشبه الكروية من أرقام التعسفي من الخلايا، بما في ذلك مخاليط من أنواع خلايا متعددة 6، فضلا عن إدماج مختلف المواد الحيوية 7. تتشكل الأجسام الشبه الكروية بأعداد كبيرة - الآلاف إلى مئات الآلاف أو أكثر - ويمكن استخراجها مباشرة أو الاحتفاظ بها في microwells التي تشكلت مع تبادل متوسطة لمدة واحد على الأقل 8 إلى اثنين (المراقبة غير منشورة) أسابيع. وبالتالي هي مناسبة هذا النظام بشكل جيد لتوليد أعداد كبيرة من الأجسام الشبه الكروية الورم موحدة وقابلة للتكرار لتقييم EFFEctiveness من وكلاء انتيتومور رواية أو التحقيقات البيولوجية الأساسية.
ملاحظة: هي لوحات Microwell متوفرة في أشكال مختلفة، اعتمادا على النتائج المرجوة. وتظهر المواصفات فضلا عن المبادئ التوجيهية تقريبي للأرقام الحد الأدنى والحد الأقصى من الخلايا التي ينبغي أن تستخدم مع كل شكل في الجدول 1. وmicrowells أصغر تفتق إلى نقطة حادة، وبالتالي ليس هناك حد أدنى حجم، على الرغم من التباين بين الأجسام الشبه الكروية يصبح أكثر أهمية في أحجام أصغر. الإنتاج الروتيني للالكروية من متوسط اقل من 20 خلايا لكل واضح ومباشر 8. لم يتم مدبب حجم أكبر microwell بالكامل، لذلك يحاول تشكيل الأجسام الشبه الكروية من أعداد صغيرة من الخلايا قد يؤدي إلى أصغر الأجسام الشبه الكروية متعددة في كل microwell. بسبب اختلافات طفيفة في خصائص السطح، وإعداد مع الحل السطحي (الخطوة 1.2) ليست اختيارية عند استخدام لوحات AggreWell 400Ex.
ويستند هذا البروتوكول على استخدام AggreWell 400 لوحات - لغيرها من الأشكال سلبياتULT الجدول 1. يتم تحديد عدد الخلايا ليتم تحميلها في كل بئر عن طريق ضرب عدد من microwells أنه يحتوي على عدد من الخلايا لتكون متفاوت لكل كروي. على سبيل المثال، لتوليد الأجسام الشبه الكروية من 1000 خلية لكل منهما، يجب أن يتم تحميل كل بئر مع (1،200 مرات الكروية 1،000 خلايا لكل =) 1.2 × 10 6 خلايا. يجب أن تحسب كثافة الخلية نظرا إلى أن الخلايا سيتم تحميلها في حجم 0.4 مل. وذلك لمثال الكروية شكلت من 1000 خلية لكل منهما، 1.2 × 10 6 خلايا في 0.4 مل يترجم إلى كثافة 3 × 10 6 خلايا لكل مل.
1. تستعد لاستقبال خلايا Microwells
2. إعداد خلايا
ملاحظة: إن تفاصيل إعداد الخلايا تختلف إلى حد ما مع نوع من الخلايا المحددة التي تجري دراستها. ومع ذلك لاحظنا هذه الشروط أن تكون فعالة مع طائفة واسعة من الخلايا، بما في ذلك خطوط مناقشتها هنا، وكذلك الخلايا الجذعية الجنينية البشرية والفئران (ESC)، والخلايا الجذعية المحفزة التي يسببها الإنسان (التوجيهية)، الخلايا الليفية، الأديم البدائية المفترضة، والخلايا اللحمية. استخدمت مجموعات أخرى هذا النظام بنجاح لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك تكون الغضروف من الخلايا الجذعية الوسيطة 9، الجيل موحدة السلائف العصبية من الخلايا الجذعية المحفزة 10، تحليلات السمية في خلايا الكبد 11 وتقييم تجديد النخاع الشوكي في السلمندر 12. يظهر بروتوكول معين للعمل مع خلايا HT29 هنا.
3. تشكيل كروي
ملاحظة: قد يتم إنشاء الأجسام الشبه الكروية في مجموعة متنوعة من الصيغ المتوسطة، ينبغي إجراء محاكمات ولكن الأولي خارج باستخدام المتوسطة التي كانت الخلايا المستزرعة، للتمييز عواقب التحول إلى نظام الثقافة 3 الابعاد من عواقب تغيير التركيبة المتوسطة.
ملاحظة: إذا كان يعتبر دليلا على التوزيع غير المتكافئ الخلية، قد يكون من الضروري تطبيق كمية صغيرة من تزييت إلى النقاط المحورية على الناقل لوحة - التشاور مع الشركة المصنعة للأجهزة الطرد المركزي للحصول على تعليمات.
ملاحظة: مرة واحدة وقد تم طرد الخلايا في microwells، فهي المقاومات معقولتانت لغسل الخروج من الاقتراحات بسيطة من لوحة. وينبغي تجنب الحركات المفاجئة التي تؤدي إلى الخوض في المتوسط، ولكن نقل لوحة من أجهزة الطرد المركزي إلى المجهر أو الحاضنة لا ينبغي أن يؤدي إلى تشريد خلية كبيرة.
قد بسهولة أن تتولد الأجسام الشبه الكروية من خطوط الورم متعددة من أصول مختلفة واستخراج التشريحية في الثقافة الايقاف. الشكل 3 يوضح التحكم في حجم متسقة يمكن الحصول عليها عن طريق هذا الأسلوب، مع السكان كروي موحد للغاية تحت كل حالة. الخلافات خط واضح في السلوك واضحة أيضا، مع خلايا سرطان القولون HT29 وTE6 خلايا سرطان المريء تشكيل الأجسام الشبه الكروية المكتظ مع حدود محددة بشكل حاد، في حين أعطى الخلايا السرطانية LNCaP البروستاتا تؤدي إلى الكروية أقل تماسكا مع حدود غير منتظمة (انظر مناقشة لأسباب ممكن ). أدى القوى الداخلية أقوى في المجاميع أكثر تماسكا أيضا في انهيار إلى شكل أكثر توازنا حتى حين لا يزال في microwells التي تشكلت، في حين أن المجاميع LNCaP، لا سيما على حجم أكبر والاحتفاظ بها بشكل واضح هندسة مربع هرمي لل microwells. العلاقة بين أرقام خلية الإدخال وفيز سوف حجم كال من كروي الناتجة تعتمد على عدد من المتغيرات. وربما يتم تخفيض كميات النظرية على أساس المنتج من حجم لكل خلية وعدد الخلايا التي تستخدمها فقدان الخلية، والتي بدورها قد تشمل فقدان الخلايا خلال مرحلة وحيدة الخلية تعليق، فضلا عن فقدان من المجاميع الصغيرة بشكل مفرط بسبب عدم كفاية أعداد الدول المجاورة، ومن المجاميع الكبيرة بشكل مفرط بسبب نقل القيود ونخر في قلب. كما تتأثر بأي حجم الانتشار التي قد تحدث أثناء عملية التجميع. كما سوف تختلف هذه المعايير من خط الخلية إلى خلية خط، إذا رغبت الكروية ذات الأبعاد المادية محددة يجب تحديد العدد الصحيح من الخلايا لإدخال تجريبيا. كما تقريب الأولى، ومن المتوقع أن يزيد مع الجذر التكعيبي لعدد من الخلايا أدرجت قطر كروي - على سبيل المثال بزيادة 8 أضعاف في عدد الخلايا ينبغي أن يؤدي إلى مضاعفة قطر كروي.
_content "FO: المحافظة على together.within صفحة =" دائما ">50665fig2highres.jpg "سرك =" / files/ftp_upload/50665/50665fig2.jpg "/>
الشكل 2. تجميع خلايا عنقودية في الأجسام الشبه الكروية. وتم تشكيل الأجسام الشبه الكروية من سبعمائة HT29 خلايا لكل منهما. مباشرة بعد الطرد المركزي (A)، وتتجمع خلايا فضفاضة في الجزء السفلي من كل microwell. لاحظ أن مجموعات ويقابل بشكل موحد نحو أسفل اليمين في هذه الحالة. هذا مقبول بشرط تظل أحجام كتلة متناسقة عبر صفيف. إذا رأيت اختلافات حجم الكتلة كبيرا من جانب واحد من مجموعة إلى أخرى، انظر ملاحظة في الخطوة 3.5. بعد حضانة لمدة 24 ساعة (B)، تسببت قوات لاصقة بين الخلايا مجموعات لتجميع وتشكيل الأجسام الشبه الكروية متماسكة، والتي قد ثم يتم استخراج (C).
ص /> الشكل 3. الأجسام الشبه الكروية ولدت في لوحات microwell. وتم تشكيل الأجسام الشبه الكروية من سبعمائة (A، C، E) أو ألف وخمسمائة (B، D، F) خلايا سرطان القولون HT29 (A، B)، LNCaP خلايا سرطان البروستاتا (C، D) أو TE6 خلايا سرطان المريء (E، F). ملاحظة اتساق الكروية ضمن إعداد، وأيضا الاختلاف بين خطوط الخلايا - ولا سيما المجاميع LNCaP فضفاض بالمقارنة مع معبأة أكثر كثافة HT29 والخلايا TE6. يمثل شريط مقياس 200 ميكرون.
تنسيق Microwell | |||
AggreWell 400 | AggreWell 40EX | AggreWell 800 | |
عرض Microwell (al;color:#000000;background-color:#ffffff;font-weight:normal;font-style:normal;font-variant:normal;text-decoration:none;vertical-align:baseline;">µm ) | 400 | 400 | 800 |
Microwells لكل سم 2 | 625 | 625 | 156.25 |
Microwells لكل بئر | 1،200 | 4،700 | 300 |
الخلايا الحد الأدنى لكل microwell * | N / A | N / A | 2000 |
خلايا الأقصى في microwell * | 2،000 | 2،000 | 10،000 |
الحد الأدنى خلايا لكل بئر * | N / A | N / A | 6 × 10 5 |
خلايا أقصى لكل بئر * | 2.4 × 10 6 | 9.4 × 10 6 | 3 × 10 6 |
1.1.1 - 70٪ حجم الإيثانول (مل) | 0.5 | 2.0 | 0.5 |
1.2.1 - الشطف حجم الحل (مل) | 0.5 | 2.0 | 0.5 |
3.2 - حجم متوسط التحميل المسبق (مل) | 0.4 | 1.6 | 0.4 |
3.5 - حجم التحميل الخليوي (مل) | 0.4 | 1.6 | 0.4 |
* أرقام من الخلايا في microwell ليست سوى تقريب هذه القيمة كما سوف تختلف مع حجم الخلايا المحددة المستخدمة، وينبغي أن تحدد تجريبيا |
الجدول 1. AggreWell الخيارات والتعديلات البروتوكول.
أنشأنا نظاما قد يتم إنشاء أعداد كبيرة من الأجسام الشبه الكروية موحدة من خطوط الخلايا متعددة من مصادر مختلفة. لدينا حتى الآن لمواجهة خط خلية ملتصقة التي لا تشكل الأجسام الشبه الكروية في ظل هذه الظروف. لاحظنا سابقا في فقدان الخلية السكان عرضة للanoikis 5،8، ولكن حتى الآن لم تنشأ هذه المسألة مع خطوط الورم. هذا النظام هو تحجيم بشكل تعسفي مع مساحة السطح، مع السلوك متناسقة عبر microwells في 24 جيدا وشكل 6 جيدا، وكذلك المفاعلات الحيوية التي تحتوي على النموذج 50،000 microwells كل قيد التطوير في الوقت الحاضر.
يجب كروي التماثل يكون مصدر قلق، ويمكن زيادة فترة حضانة في الخطوة 4.8 ليومين أو ثلاثة أيام. ويمكن أيضا أن المحتضنة الكروية لفترة بعد استخراج من microwells لزيادة التماثل، ولكن في هذه الحالة يجب توخي الحذر للحفاظ على كثافة منخفضة بما فيه الكفاية الثقافة، كما الكروية في اتصال مع واحد واي أخرىليرة لبنانية في كثير من الأحيان تندمج في الهياكل الأكبر حجما. لهذا السبب، حرصنا على الحفاظ سابقا الثقافات داخل microwells التي تشكلت المجاميع، مع الحد الأساسي هو حجم كروي. وهذا بدوره هو وظيفة كل من معدل النمو والحجم الأولي 8، وإذا تم التخطيط الثقافة تمديد داخل لوحة microwell، وهذا ينبغي النظر مقدما. وتشمل خيارات لمنع فرط، ينبغي أن يحدث، إما بدءا الكروية أصغر، أو توظيف microwells أكبر من لوحة AggreWell 800.
يجب أن تفشل الكروية لزيادة في التماسك مع مرور الوقت، قد يكون سببا محتملا احدة موت الخلية. خاصة في المجاميع أكبر من الخلايا عملية الأيض نشطة للغاية، ويمكن قيود النقل الجماعي على إيصال الأوكسجين والمواد المغذية الضرورية يؤدي إلى نواة نخرية 2 - بالتالي كروي غير متماسكة قد يكون ببساطة نتيجة لموت الخلايا المفرطة. بدلا من ذلك، قياسات cohe الميكانيكيةوقد استخدمت سيون من الأجسام الشبه الكروية لتقييم القوات ملزمة بين الخلايا، في العلاقة مع المحتملة المتنقل من خط خلية معينة 13. سيكون من المثير للاهتمام أن التحقيق في العلاقة بين شكل كروي والمحتملة المتنقل، ربما باستخدام المعلمات المورفومترية مثل الاستدارة ومحيط لنسبة المساحة.
بالإضافة إلى التحقيق في الخواص الميكانيكية والمورفومترية من الأجسام الشبه الكروية، والتجمع في النظام microwell يسمح الإنتاج على نطاق واسع من الأجسام الشبه الكروية مختلط تكوينها، تتألف من مزيج من أنواع خلايا متعددة و / أو المواد الحيوية 6،7. تفاعلات الخلايا السرطانية مع أنواع الخلايا الأخرى مهمة لنموذج أكثر عن كثب سلوك الأورام في الجسم الحي 14، وبالتالي فإنه قد يكون من مصلحة لتوليد الأجسام الشبه الكروية من الخلايا السرطانية في تركيبة مع الخلايا الليفية والخلايا البطانية، على سبيل المثال. ويمكن أيضا أن تدمج المجهرية الدقيقة لمختلف المواد الحيوية، ويمكن أن تؤثر على الإنتاج الاجتماعي للموئلخصائص eroid سواء بصورة مباشرة من خلال تفاعلها مع الخلايا 7،15، وكذلك خزانات للإفراج تسيطر عليها عوامل النمو والسيتوكينات في المناطق الداخلية من 16 كروي.
إذا كان هناك أي قلق حول العقم، وعلى سبيل المثال عند العمل مع لوحة microwell التي سبق لها أن استخدمت بعض الآبار والتي قد أمضوا بعض الوقت في حاضنة كجزء من التجربة السابقة، يجوز resterilized الآبار مع الايثانول 70٪ في الماء.
مرة واحدة وقد تم تشكيل الأجسام الشبه الكروية، كما انها قد تكون مفصولة من الخلايا الفردية المتبقية عن طريق تمرير تعليق على مصفاة الخلية. الخلايا الفردية سوف تمر من خلال، في حين سيتم الاحتفاظ الكروية. إذا اشتبه كروي من سفك خلايا يحتمل المنتشر على مدى ثقافة، قد يكون من المرغوب فيه أن تنفيذ هذا الإجراء عدة مرات - في البداية لإزالة الخلايا الفردية، وبالتالي إلى عزل purifieد السكان من الخلايا المنبعثة من الأجسام الشبه الكروية.
الدكتور Ungrin لديه مصلحة مالية في التكنولوجيا AggreWell باعتباره مخترع.
وقد تم تمويل هذا العمل من قبل جامعة كالغاري، في ظل بدء المحقق منحة جديدة للدكتور Ungrin.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
AggreWell 400 plate | StemCell Technologies Inc. | 27845/27945 | |
Rinsing Solution | StemCell Technologies Inc. | 07010 | |
Cell strainer (37 µm) | StemCell Technologies Inc. | 27215 | |
PBS | VWR / LONZA | CA12001-676 | |
Trypsin-Versene (EDTA) | VWR / LONZA | CA12001-660 | |
DMEM | VWR / LONZA | CA12002-212 | |
FBS | VWR / LONZA | CA-95042-112 | |
TrypLE | Invitrogen / Life Technologies | 12605010 | |
Inverted microscope | VWR / Motic | CA19000-610 | |
Allegra X15R centrifuge with carriers for standard well plates | VWR / Beckman | CABKA99465, CABK369704, CABK392806 | |
Laminar flow biosafety cabinet | ESBE / Baker | BKR-SG603AHEUVSP |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved