A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Cancer cells are embedded in a collagen gel and then sandwiched in an acellular fibrin gel to generate a 3D culture system in which the invasiveness and formation of satellite tumors may be monitored.
يستخدم على نطاق واسع الثقافة خلايا الثدييات في الطبقات الوحيدة لدراسة مختلف العمليات الفسيولوجية والجزيئية. ومع ذلك، فإن هذا النهج لدراسة نمو الخلايا غالبا ما يولد الآثار غير المرغوب فيها. ولذلك، زراعة الخلايا في (3D) بيئة ثلاثية الأبعاد، وغالبا ما تستخدم مكونات المصفوفة خارج الخلية، ظهرت كبديل للاهتمام بسبب التشابه الوثيق للمواليد في أنسجة الجسم الحي أو الجهاز. قمنا بتطوير نظام زراعة الخلايا 3D باستخدام اثنين من مقصورات، وهما (ط) في المقصورة المركزية التي تحتوي على الخلايا السرطانية جزءا لا يتجزأ من التمثيل جل الكولاجين وجود ورم macrospherical الزائفة الأساسي و (ب) حجرة خالية من الخلايا الطرفية المصنوعة من هلام الليفين، أي عنصر المصفوفة خارج الخلية مختلفة عن تلك المستخدمة في المركز، والتي الخلايا السرطانية يمكن ترحيل (غزو الجبهة) و / أو تشكل الأورام microspherical تمثل أورام ثانوية أو الأقمار الصناعية. تشكيل الأورام الأقمار الصناعية في المقصورة المحيطيةالمترابطة بشكل ملحوظ إلى العدوانية المعروفة أو الأصل المنتشر من الخلايا السرطانية الأم، مما يجعل هذا النظام الثقافة 3D فريدة من نوعها. قد يعتبر هذا النهج زراعة الخلايا لتقييم السرطان غزو الخلية والحركة، والتفاعلات مصفوفة الخلايا خارج الخلية وكوسيلة لتقييم خصائص للأدوية المضادة للسرطان.
التحقيق في الخصائص الأساسية والطبية الحيوية من غزو الخلايا السرطانية / الهجرة وإنشاء ورم خبيث لاحقا هو موضوع من 1،2 أبحاث مكثفة. الانبثاث هي المرحلة النهائية من السرطان وتبقى إدارتها السريرية بعيد المنال. وهناك فهم أفضل لورم خبيث على المستويات الخلوية والجزيئية تمكن من تطوير علاجات أكثر فعالية 3.
يمكن استكشاف العديد من الخصائص من الخلايا المتنقل في المختبر 4 بما في ذلك stemness وإمكاناتهم للحصول على الحالة الانتقالية (على سبيل المثال،-شبيه الظهارة الوسيطة الانتقالية) لترحيل وغزو داخل ومن الورم الرئيسي 5. ومع ذلك، فإن التقييم في المختبر من العمليات / ورم خبيث الغزو تحديا لأنه يستثني عمليا مساهمة الدم / الدورة اللمفاوية. الثقافات عضوي النمط أن تضمين شظايا ورم في المواد الهلامية الكولاجين لها بريفيوخبيث تم استخدامها لرصد سرطان العدوانية. وعلى الرغم من الحفاظ على تعقيد الأورام (على سبيل المثال، وجود خلايا غير سرطانية)، تتعرض أجزاء الورم لنشر المتوسطة محدود، لاختلاف أخذ العينات، وإلى فرط نمو خلايا انسجة 6. يتكون طريقة بديلة في زراعة الخلايا السرطانية ضمن مكونات المصفوفة خارج الخلية (ECM)، الذي يحاكي ثلاثية الأبعاد (3D) بيئة الخلية. انتشار خطوط خلايا سرطان الثدي في هلام الكولاجين و / أو مصفوفة المستمدة غشاء الطابق السفلي هو من بين الأمثلة أفضل وصف للثقافة خلية 3D. باستخدام بيئات محددة ثقافة الخلية 3D، والتجمع غير منظم لوحظت في خلايا سرطان الثدي نمت في ظل ظروف قياسية يمكن عكسها إلى تشكيل عفوية من عنيبات الثديية والهياكل الأنبوبية 7-10. وعلاوة على ذلك، وتشكيل الأجسام الشبه الكروية المتعددة الخلايا السرطانية المشتقة من الخلايا السرطانية غدية تجمعوا باستخدام تقنيات مختلفة (على سبيل المثال، والشنق قطرات، الكروية العائمة، أجار الغرز) يشكل الآن الأكثر شيوعا خلية 3D ثقافة الفحص 11-13. ومع ذلك، هذا الاختبار محدودة بسبب مجموعة محدودة من خطوط الخلايا السرطانية التي يمكن أن تشكل الكروية والفترة القصيرة المتاحة لدراسة الخلايا في هذه الظروف.
في هذه التقنية تصور، ونحن هنا إدخال خلية 3D فحص ثقافة متطورة حيث هي جزء لا يتجزأ الخلايا السرطانية من الفائدة في جل الكولاجين للسماح للتشكيل في المختبر وجود ورم شبه الأساسي الذي يمكن أن تطلى بدلا من ذلك مع قبو مصفوفة المشتقة من الغشاء. تشكلت مرة واحدة، ثم يتم رطة الورم شبه أساسي في مصفوفة ديكي (هلام الليفين في هذه الحالة)، والذي يسمح للخلايا السرطانية عبر واجهة بين المقصورات مصفوفة اثنين (انظر الشكل 1). ومن المثير للاهتمام، ويبدو أن هياكل تشبه الورم الثانوية الناشئة من الورم الزائفة الأساسي جنبا إلى جنب مع الخلايا السرطانية العدوانية فيهلام الليفين. يوفر هذا النظام الثقافة 3D المرونة المطلوبة للتحقيق، على سبيل المثال، الأدوية المضادة للسرطان، التعبير الجيني وخلية خلية و / أو التفاعلات خلية ECM 14-16.
الشكل 1: لمحة عامة عن أسلوب ملخص تخطيطي لطريقة لتوليد خلية نظام الثقافة 3D كنموذج لدراسات السرطان الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ملاحظة: لا تنظر الأخلاق منذ الخلايا السرطانية البشرية الحيوانية وتم شراؤها أو وفرت لنا بلطف.
1. جعل الكولاجين المقابس (الزائفة الأساسي ورم)
2. الطبقة الأولى من الليفين جل
3. الطبقة الثانية من الليفين جل وتقع الكولاجين التوصيل
4. خلية الثقافة شروط المتوسطة
كما ذكر سابقا، ميزة مثيرة للاهتمام من هذا الاختبار زراعة الخلايا 3D هي أن الخلايا السرطانية لا يمكن ترحيل فقط من المكونات الكولاجين لهلام الليفين المجاور، ولكن أيضا إنشاء الأورام الثانوية (هياكل مثل الأقمار الصناعية الورم تشبه). هذا يمكن ملاحظ?...
كما حاشية فنية مهمة، فمن الضروري أن توجد فجوة موجودة في واجهة بين الحكومة المركزية والمواد الهلامية الطرفية. خلاف ذلك، قد يقلل من قدرة الخلايا على الهجرة / غزو الجل الليفين. مسافة بين الكولاجين والمواد الهلامية الليفين قد تشكل خلال ال 24 ساعة الأولى للثقافة إذا الثروم...
The authors have no disclosure.
Work partially funded by Prostate Cancer Canada (grant # D2014-4 to SG and CJD) and the Canadian Institutes of Health Research (grant # MOP-111069 to SG). We would like to thank Dr. Richard Poulin for editorial assistance and Mrs. Chanel Dupont for technical assistance.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Freeze-dried collagen | Sigma-Aldrich | C7661 | from rat tail tendon (soluble dispersion) or home-made (see Rajan et al., ref.#14) |
Fibrinogen (freeze-dried) | Sigma-Aldrich | F8630 | Type I-S, 65 - 85% protein with ≥ 75% of protein is clottable |
Thrombin | EMD Chemicals Inc. | 605157 | Gibbstown, NJ; NIH units/mg dry weight |
Growth factor-reduced Matrigel | Corning | 356234 | Previously from BD Biosciences |
Aprotinin | Sigma-Aldrich | A6279 | solution at 5 - 10T IU/ml (Trypsin Inhibitor Unit) |
Micro-spoons | Fisher Scientific | 2140115 | Fisherbrand Handi-Hold Microspatula |
96 well plate, round base | Sarstedt | 3925500 | |
24 well plate | Sarstedt | 3922 | |
Dulbecco's modified Eagle's Medium | Sigma Chemical, Co. | D5546 | DMEM |
Fetal Bovine Serum | VWR | CAA15-701 | FBS, Canadian origin. |
Trypsin-EDTA | Sigma Chemical, Co. | T4049 | |
Hank’s Balanced Salt Solution | Sigma Chemical, Co. | H8264 | HBSS |
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