Co-Kultur von Glioblastom-Stammzellen auf gemusterten Neuronen zur Untersuchung von Migration und zellulären Interaktionen

Zusammenfassung

Hier präsentieren wir einen einfach zu bedienenden Co-Kultur-Assay zur Analyse der Glioblastom-Migration (GBM) an gemusterten Neuronen. Wir entwickelten ein Makro in der FiJi-Software zur einfachen Quantifizierung der GBM-Zellmigration auf Neuronen und beobachteten, dass Neuronen die invasive Kapazität von GBM-Zellen modifizieren.

Zusammenfassung

Glioblastome (GBMs), maligne Gliome des Grades IV, sind aufgrund ihrer aggressiven Eigenschaften eine der tödlichsten Krebsarten beim Menschen. Trotz signifikanter Fortschritte in der Genetik dieser Tumoren ist nicht gut bekannt, wie GBM-Zellen in das gesunde Gehirnparenchym eindringen. Insbesondere wurde gezeigt, dass GBM-Zellen über verschiedene Wege in den peritumoralen Raum eindringen; Das Hauptinteresse dieses Papiers ist der Weg entlang von White Matter Tracts (WMTs). Die Wechselwirkungen von Tumorzellen mit den peritumoralen Nervenzellkomponenten sind nicht gut charakterisiert. Hierin wurde eine Methode beschrieben, die den Einfluss von Neuronen auf die GBM-Zellinvasion bewertet. Dieser Artikel stellt einen fortschrittlichen Co-Kultur-In-vitro-Assay vor, der die WMT-Invasion nachahmt, indem er die Migration von GBM-stammähnlichen Zellen auf Neuronen analysiert. Das Verhalten von GBM-Zellen in Gegenwart von Neuronen wird durch ein automatisiertes Tracking-Verfahren mit Open-Source- und Free-Access-Software überwacht. Diese Methode ist für viele Anwendungen nützlich, insbesondere für funktionelle und mechanistische Studien sowie für die Analyse der Auswirkungen pharmakologischer Wirkstoffe, die die GBM-Zellmigration auf Neuronen blockieren können.

Einleitung

Primäre maligne Gliome, einschließlich GBMs, sind verheerende Tumore mit einer mittleren Überlebensrate von 12 bis 15 Monaten, die für GBM-Patienten berichtet werden. Die aktuelle Therapie beruht auf einer großen Tumormassenresektion und Chemotherapie in Verbindung mit einer Strahlentherapie, die die Überlebensrate nur um wenige Monate verlängert. Therapeutische Misserfolge sind eng mit einer schlechten Medikamentenabgabe über die Blut-Hirn-Schranke (BBB) und mit invasivem Wachstum in perivaskulären Räumen, Hirnhäuten und entlang der WMTs¹verbunden. Perivaskuläre Invasion, auch vaskuläre Co-Option genannt, ist ein gut untersuchter Prozess, und ....

Protokoll

Die schriftliche Einwilligung aller Patienten (vom Haukeland Hospital, Bergen, Norwegen, gemäß den Vorschriften der örtlichen Ethikkommission) wurde eingeholt. Dieses Protokoll folgt den Richtlinien der Ethikkommissionen für Human- und Tierforschung der Universität Bordeaux. Trächtige Ratten wurden in der Tiereinrichtung der Universität Bordeaux untergebracht und behandelt. Die Euthanasie einer E18-getrhypten trächtigen Ratte wurde unter Verwendung von CO₂durchgeführt. Alle Tierversuche wurden gemäß den institutionellen Richtlinien durchgeführt und von der lokalen Ethikkommission genehmigt. Alle kommerziellen Produkte sind in der Materialtabelle auf....

Ergebnisse

Gemusterte Neuronen, die mit fluoreszierenden GBM-Zellen kokuliert wurden, wurden wie im Protokollabschnitt beschrieben vorbereitet und Tracking-Experimente durchgeführt. GBM-Zellen veränderten schnell ihre Form, während sie auf den Neuronen wanderten (Abbildung 1B: Panel 6 und Video 1). Zellen wanderten in einer zufälligen Bewegung entlang der neuronalen Erweiterungen (Video 1). Fluoreszierende GBM-Zellen und nicht fluoreszierende Neuro.......

Diskussion

Glioblastome dringen umfassend in das Parenchym ein, indem sie verschiedene Modi verwenden: Ko-Option der umgebenden Blutgefäße, interstitielle Invasion oder Invasion auf WMTs¹⁸. Dieser letztere Modus ist in der Literatur nicht gut charakterisiert, da es schwierig ist, geeignete In-vitro- oder In-vivo-Modelle im Zusammenhang mit der WMT-Invasion zu finden. Hier wurde ein vereinfachtes Modell vorgeschlagen, bei dem kultivierte Nagetierneuronen auf lamininbeschichteten Oberfläch.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
(3-aminopropyl) triethoxysilane	Sigma	440140-100ML	The amino group is useful for the bioconjugation of mPEG-SVA
96-well round-bottom plate	Sarstedt	2582624	Used to prepare spheroids
Accutase	Gibco	A11105-01	Stored at -20 °C (long-term) or 4 °C (short-term), sphere dissociation enzyme
B27	Gibco	12587	Stored at -20 °C, defrost before use
Basic Fibroblast Growth Factor	Peprotech	100-18B	Stored at -20 °C, defrost before use
Countess Cell Counting ChamberSlides	Invitrogen	C10283	Used to cell counting
Coverslips	Marienfeld	111580	Cell culture substrate
Dessicator cartridges	Sigma	Z363456-6EA	Used to reduce mosture during (3-aminopropyl) triethoxysilane treatment
DPBS 10x	Pan Biotech	P04-53-500	Stored at 4 °C
Fiji software, MTrack2 macro	ImageJ		Used to analyze pictures
Flask 75 cm²	Falcon	10497302
HBSS	Sigma	H8264-500ML
Heparin sodium	Sigma	H3149-100KU	Stored at 4 °C
Laminin		114956-81-9	Promotes neuronal adhesion
Leonardo software			loading of envisioned micropatterns
MetaMorph Software	Molecular Devices LLC	NA	Microscopy automation software
Methylcellulose	Sigma	M0512	Diluted in NBM for a 2% final concentration
Neurobasal medium	Gibco	21103-049	Stored at 4 °C
Nikon TiE (S Fluor, 20x/0.75 NA)			inverted microscope equipped with a motorized stage
Penicillin - Streptomycin	Gibco	15140-122	Stored at 4 °C
PLPP	Alveole	PLPPclassic_1ml	Photoinitiator used to degrade the PEG brush
Poly(ethylene glycol)-Succinimidyl Valerate (mPEG-SVA)	Laysan Bio	VA-PEG-VA-5000-5g	Used as an anti-fouling coating
PRIMO	Alveole	PRIMO1	Digital micromirror device (DMD)-based UV projection apparatus
Trypan blue 0.4%	ThermoFisher	T10282	Used for cell counting
Trypsin-EDTA	Sigma	T4049-100ML	Used to detach adherent cells