Name: preclinical assessment of the bioactivity of the anticancer coumarin ot48 by spheroids, colony formation assays, and zebrafish xenografts
Uploaded: 2018-06-26T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 20 s
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Forschung an der SNU wird unterstützt durch die National Research Foundation (NRF) von MEST Korea für Tumor Mikroumgebung Global Core Research Center (GCRC) Zuschuss, [Grant-Nummer 2011-0030001]; von der Seoul National University Research Grant und Gehirn Korea (BK21) PLUS Programm.

(1) Kolonie Bildung Assays
<ol><li>Kultur A549 Zellen in einer Konzentration von 20.000 Zellen/cm2 in 15 mL RPMI1640 Zelle Kulturmedium ergänzt mit 10 % FBS (fetale Rinderserum) und 1 % Antibiotika in einem 75 cm2 Kolben in eine CO2 Inkubator bei 37 ° C und 5 % CO2.</li>
	<li>Am Tag des Experiments bestimmen Sie die Zellkonzentration mithilfe eines Hemocytometer. Sammeln Sie 50.000 Zellen durch Zentrifugation bei 400 X g für 7 min in einem 1,5 mL Microcentrifuge Schlauch und auszusetzen Sie Zellen in 100 µL 1 X sterile PBS (Phosphat gepufferte Kochsalzlösung) in 1,5 mL Röhrchen wieder.</li>
	<li>1,1 mL halbfeste Methylcellulose-basierte Medium (MCBM) in 15 mL Tuben mit einer Multipipette zu verzichten. Bereiten Sie eine Röhre für jede Bedingung.</li>
	<li>1,1 mL MCBM mit einer Mikropipette P200 fügen Sie 110 µL FBS hinzu.</li>
	<li>Samen Zellen bei 1.000 Zellen/mL. 2.4 µL Zellsuspension aus der Stammlösung (50.000 Zellen in 100 µL 1 X PBS) sammeln mit Hilfe einer Mikropipette P2 und hinzufügen auf 1,1 mL MCBM ergänzt mit 10 % FBS.</li>
	<li>Nach dem Hinzufügen der Zellen Wirbel die Röhren für 1 min, hielt sie vertikal mit der höchsten Geschwindigkeit MCBM und Zellen gut mischen.</li>
	<li>Fügen Sie Testverbindungen (OT48 allein oder in Kombination mit A1210477). Bereiten Sie einen separaten Schlauch als Steuerelement für das Lösungsmittel verwendet (hier Dimethyl Sulfoxid (DMSO)). Abhängig von der Konzentration der Verbindungen und die Lautstärke für jede Bedingung hinzugefügt beinhaltet das Lösungsmittel-Steuerelement die höchste Konzentration an Lösungsmittel verwendet für die Verdünnungen der Testverbindung für Beeinträchtigungen durch das Lösungsmittel zu bewerten.</li>
	<li>Vortex-Rohre für 1 Minute.</li>
	<li>Fügen Sie für jede Probe 1 mL der Mischung mit einer Mikropipette P1000 auch ein 12-Well Zellplatte Kultur Zentrum hinzu.</li>
	<li>Füllen Sie leere Brunnen mit 1 mL sterilem Wasser oder 1 X PBS, Luftfeuchtigkeit zu stabilisieren.</li>
	<li>10 Tage im Brutschrank bei 37 ° C und 5 % CO2inkubieren Sie Kultur Platten.</li>
	<li>Fügen Sie nach 10 Tagen Inkubation 200 µL der Stammlösung ein MTT-(Methylthiazolyldiphenyl-Tetrazolium Bromid) (5 mg/mL) in jede Vertiefung, eine Endkonzentration von 1 mg/mL zu erreichen.</li>
	<li>Inkubieren Sie 10 min. im Inkubator bei 37 ° C und 5 % CO2. Tragfähige Kolonien schaltet sich violett.</li>
	<li>Erfassen Sie das Abbild mit einer Digitalkamera mit der weiße Hintergrundplatte (LAS weißen Dia Tray). Verwenden Sie die folgenden Einstellungen: Methode, zu digitalisieren; Exposition Art, Präzision; Belichtungszeit, Handbuch, 1 Sekunde; Empfindlichkeit/Auflösung, hohe Auflösung. Speichern Sie das Bild im TIFF-Format.</li>
	<li>Quantifizieren Sie tragfähige Kolonien mit ImageJ-Software. Menü "Auswahl" "Bild | Typ | 8-Bit". Menü "Auswahl" "Adjust | Threshold". Festlegen Sie Schwellenwert, zu kontrollieren und halten Sie für alle Bedingungen konstant zu; Menü "Auswahl" "Analyze | Analysieren Sie Partikel". Daten speichern und analysieren mit einer Statistik-Software für grafische Darstellung.</li>
</ol>(2) Sphäroid Bildung Assay
<ol><li>Kultur A549 Zellen in einer Konzentration von 20.000 Zellen/cm2 in 75 cm2 Fläschchen mit 15 mL RPMI 1640 Medium mit 10 % FBS und 1 % Antibiotika ergänzt.</li>
	<li>Am Tag des Experiments, bereiten eine 96 gut U-Bodenplatte.</li>
	<li>Platte 10.000 Zellen in einen Brunnen, der bereits die Verbindung von Interesse (hier 50 µM der OT48) bzw. 20 µM A1210477 enthält. Die letzte Lautstärke zu 100 µL Zellkulturmedium. Die Anzahl der Zellen, die einheitliche Sphäroide mit eine intakte äußere Begrenzung gilt als ausreichend, um Form Sphäroide.</li>
	<li>3 Tage im Brutschrank bei 37 ° C und 5 % CO2inkubieren.</li>
	<li>Nach 3 Tagen Inkubation die Aufnahmen von der Sphäroide mit einem Lichtmikroskop mit 4 X Vergrößerung.</li>
</ol>(3) Zebrafisch Xenograft-Assay
Hinweis: Dieser technische Ansatz ist als ein Schaltplan (Abbildung 1) visualisiert.
<ol><li>
Vorbereitung der Lager Reagenzien
	<ol>
<li>Bereiten Sie 1 L 30 x Danieaus Lösung: 1740 mM NaCl, KCl 21 mM, 12 mM MgSO4∙7H2O, 18 mM Ca (NO3)2und 150 mM HEPES. Der pH-Wert des Puffers bis 7.6 mit dem pH-Meter passen.</li>
		<li>Bereiten Sie 1 % (50 X) Tricaine Lösung: 20 mg Ethyl-3-Aminobenzoate-Methanesulfonate (Tricaine) in 2 mL destilliertem Wasser auflösen.</li>
		<li>Bereiten Sie 1 % Phenol Red-PBS-Lösung: Add 2 µL Phenol rot Natrium-Salz-Lösung zu 198 µL sterilisierte PBS-Lösung in einem 1,5 µL Rohr.</li>
		<li>3 % Methylcellulose vorbereiten: 100 mL 1 x Danieaus Lösung 3 g von Methylcellulose hinzufügen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Zebrafisch-Ei-Produktion und Inkubation
	<ol>
<li>Trennen eines weiblichen und eines männlichen Zebrafisch in eine Partition Tank gefüllt mit UV-sterilisiert und gefiltertes Leitungswasser bei 28,5 ° C im Dunkeln. Nach 24 Stunden der Trennung mix Fisch beider Geschlechter, Paarung zu initiieren. Übertragen Sie befruchtete Eier aus der Paarung Tank auf einer Petrischale mit 5 mL frischem Danieau Lösung.</li>
		<li>Waschen Sie Eier dreimal mit 5 mL Danieau Lösung. Aspirieren Sie für das Waschen sorgfältig die Eier mit einer Pipette und Transfer zum 5 mL frische Lösung. 8 h bei 28,5 ° c inkubieren<ol>
<li>Ändern Sie nach 8 h Inkubation in Danieau Lösung in Danieau Lösung mit 0,03 % 1-Phenyl-2-Thioharnstoff (PTU), Pigmentierung zu hemmen. Aussortieren von undurchsichtigen Eier (unbefruchtete oder mit unbebauten Embryonen) um Verunreinigungen zu verhindern.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Embryo-dechorionation
	<ol>
<li>24 h post Düngung (hpf), Dechorionate Zebrafisch-Embryonen mit scharfen Pinzette. Schraffur Embryonen in Danieau Lösung mit 0,03 % inkubieren PTU bei 28,5 ° C bis 48 hpf.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Verbindung-behandelten Zellen Vorbereitung
	<ol>
<li>Samen A549 Zellen bei 20.000 Zellen/cm2 in 25 cm2 Kulturflaschen. Nach 24 Stunden der Aussaat Verbindungen hinzufügen (hier OT48 bei 50 µM und/oder A1210477 bei 20 µM) für 24 Std. im Brutschrank bei 37 ° C und 5 % CO2. Richten Sie die Behandlungszeit für jede Verbindung die Lebensfähigkeit der Zellen zu erhalten, sondern in Richtung Zelltod zu begehen. Dieser Zeitpunkt muss individuell anhand der Zellviabilität, Morphologie und molekulare Marker eingerichtet werden.</li>
		<li>2 h vor dem Ende der Behandlung, Farbstoff Fleck Zellen mit 4 µM fluoreszierende Zelle Tracker CM-Dil bei 37 ° C und 5 % CO2. Nach 2 h Inkubation trypsinize Zellen mit 0,05 % Trypsin-EDTA und 106 Zellen in 50 µL Phenol Red-PBS-Lösung vor der Injektion zu verdünnen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Mikro-Injektion von Krebszellen für Xenograft-Bildung
	<ol>
<li>Zebrafisch eine 0,02 % Tricaine Lösung für 5 min zu betäuben, bis sie auf einer nährbodenplatte niederzulassen.</li>
		<li>Ziehen Sie eine 1,0 mm (außen Durchmesser (OD) Glas Kapillare) von einer Mikropipette Abzieher (Programm-Einstellungen: P: 300, Hitze: 260, ziehen: 60, VEL: 50 und Zeit: 200). Schneiden Sie die Microcapillary mit einer Spritze, eine scharfe Kante zu produzieren. Laden mikrokapillaren mit 20 µL der Zelle/Phenol Red-PBS-Lösung. Einspritzdruck und Uhrzeit einstellen, um zu verzichten, 2 nL pro Injektion.</li>
		<li>Injizieren von 100 – 200 Zellen in dem Dottersack durch Injektion 6 bis 10 nL über 3 bis 5 Injektionen. Können Sie nach der Injektion Fisch für 10 bis 30 min in 5 mL frisches Danieau Lösung mit PTU Lösung wiederherstellen. Versand Fische in 24-Well-Platten mit 1 mL Danieau Lösung mit PTU Lösung und 72 h bei 28,5 ° c inkubieren</li>
		<li>Nach 72 h Inkubationszeit Fisch in einer 0,02 % Tricaine Lösung zu betäuben und auf einem Objektträger mit einem Rückgang von 3 % Methylcellulose zu immobilisieren. 5 X fotografieren durch Fluoreszenzmikroskopie bei einer Wellenlänge von 620 bis 750 nm.</li>
		<li>Quantifizieren Sie die Größe des fluoreszierenden Tumoren von ImageJ-Software. Menü "Auswahl" "Analyze | Maßnahme". Speichern von Werten entspricht das Fluoreszenzsignal und analysieren mit einer Statistik-Software für grafische Darstellung.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Giancotti, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deregulation+of+cell+signaling+in+cancer.">Deregulation of cell signaling in cancer.</a> FEBS Letters. 588 (16), 2558-2570 (2014).</li><li>Knowlton, S., Onal, S., Yu, C. H., Zhao, J. J., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioprinting+for+cancer+research.">Bioprinting for cancer research.</a> Trends in Biotechnology. 33 (9), 504-513 (2015).</li><li>Santo, V. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug+screening+in+3D+in+vitro+tumor+models:+overcoming+current+pitfalls+of+efficacy+read-outs.">Drug screening in 3D in vitro tumor models: overcoming current pitfalls of efficacy read-outs.</a> Biotechnology Journal. 12 (1), (2017).</li><li>Tanner, K., Gottesman, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+3D+culture+models+of+cancer.">Beyond 3D culture models of cancer.</a> Science Translational Medicine. 7 (283), 283ps289 (2015).</li><li>Haycock, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+cell+culture:+a+review+of+current+approaches+and+techniques.">3D cell culture: a review of current approaches and techniques.</a> Methods in Molecular Biology. 695, 1-15 (2011).</li><li>Talhi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bis(4-hydroxy-2H-chromen-2-one):+synthesis+and+effects+on+leukemic+cell+lines+proliferation+and+NF-kappaB+regulation.">Bis(4-hydroxy-2H-chromen-2-one): synthesis and effects on leukemic cell lines proliferation and NF-kappaB regulation.</a> Bioorganic and Medicinal Chemistry. 22 (11), 3008-3015 (2014).</li><li>Franken, N. A., Rodermond, H. M., Stap, J., Haveman, J., van Bree, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clonogenic+assay+of+cells+in+vitro.">Clonogenic assay of cells in vitro.</a> Nature Protocols. 1 (5), 2315-2319 (2006).</li><li>Katt, M. E., Placone, A. L., Wong, A. D., Xu, Z. S., Searson, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vitro+Tumor+Models:+Advantages,+Disadvantages,+Variables,+and+Selecting+the+Right+Platform.">In Vitro Tumor Models: Advantages, Disadvantages, Variables, and Selecting the Right Platform.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 4, 12 (2016).</li><li>Lee, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytostatic+hydroxycoumarin+OT52+induces+ER/Golgi+stress+and+STAT3+inhibition+triggering+non-canonical+cell+death+and+synergy+with+BH3+mimetics+in+lung+cancer.">Cytostatic hydroxycoumarin OT52 induces ER/Golgi stress and STAT3 inhibition triggering non-canonical cell death and synergy with BH3 mimetics in lung cancer.</a> Cancer Letters. 416, 94-108 (2018).</li><li>Rotem, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternative+to+the+soft-agar+assay+that+permits+high-throughput+drug+and+genetic+screens+for+cellular+transformation.">Alternative to the soft-agar assay that permits high-throughput drug and genetic screens for cellular transformation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (18), 5708-5713 (2015).</li><li>Spoerri, L., Beaumont, K. A., Anfosso, A., Haass, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-Time+Cell+Cycle+Imaging+in+a+3D+Cell+Culture+Model+of+Melanoma.">Real-Time Cell Cycle Imaging in a 3D Cell Culture Model of Melanoma.</a> Methods in Molecular Biology. 1612, 401-416 (2017).</li><li>Beaumont, K. A., Anfosso, A., Ahmed, F., Weninger, W., Haass, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging-+and+Flow+Cytometry-based+Analysis+of+Cell+Position+and+the+Cell+Cycle+in+3D+Melanoma+Spheroids.">Imaging- and Flow Cytometry-based Analysis of Cell Position and the Cell Cycle in 3D Melanoma Spheroids.</a> Journal of Visualized Experiments. (106), e53486 (2015).</li><li>Lovitt, C. J., Shelper, T. B., Avery, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+cell+culture+techniques+for+cancer+drug+discovery.">Advanced cell culture techniques for cancer drug discovery.</a> Biology (Basel). 3 (2), 345-367 (2014).</li><li>Ji, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dialkyl+resorcinol+stemphol+disrupts+calcium+homeostasis+to+trigger+programmed+immunogenic+necrosis+in+cancer.">The dialkyl resorcinol stemphol disrupts calcium homeostasis to trigger programmed immunogenic necrosis in cancer.</a> Cancer Letters. 416, 109-123 (2018).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Die Preise der Kolonie Formation mit MCBM erhalten richtet sich nach dem Zelltyp. Für nicht-anhaftende Zellen, wird die Anzahl der Kolonien in der Regel viel höher mit adhärenten Zellen verglichen. Wir beobachteten, dass A549 Zellen nach 10 Tagen 30 bis 40 Kolonien gegründet. Zuvor haben wir für verschiedene Leukämiezellen berichtet, dass die Anzahl der Kolonien zwischen 200 bis 2509ist. Unsere Ergebnisse zeigten, dass OT48 allein keine signifikante Abnahme der Anzahl der Kolonien allein her...

Krebs wird durch zelluläre Mutationen verursacht und folglich biochemischen Signalwege gestört werden, unkontrollierte Zellteilung und Widerstand zum Zelltod auszulösen. Tumoren stören mit physiologischen Funktionen von Verdauungs, Nervensystem, Herz-Kreislauf-Systems und anschließend benachbarte Gewebe1. Trotz umfangreicher Forschungsbemühungen bleibt Krebs die häufigste lebensbedrohliche Krankheit in der Welt2. Präzisions-Medizin wurde als Grundlage für zukünftige Krebstherapie anerkannt. Neue Wirkstoffe werden routinemäßig getestet in Kombination mit vorhandenen Drogen, klinische Outcome zu verbessern.
Eine erhebliche Einschränkung verbunden mit der Entwicklung der neuen effiziente zielgerichtete Therapien ist jedoch das Scheitern von häufig verwendeten Assays, die genaue biologische Ergebnis der Droge Exposition3zu simulieren. Krebs Wirkstoffforschung stützt sich nach wie vor überwiegend auf testen die Wirksamkeit therapeutischer Wirkstoffe in Krebszelllinien kultiviert in 2D Monolayer-Kulturen, die schwer in klinischen Studien4zu validieren sind. Daher gibt es ein wachsendes Interesse, bessere Krebs Modelle zu entwickeln, die die systemeigene Funktionen von Tumoren in Vivo5besser zu imitieren. In den letzten Jahren führte ein zunehmendes Interesse an 3D Culture Modelle die Entwicklung von verbesserten Methoden, 3D Tumor Modelle5zu produzieren.
Hier stellen wir einen Ansatz mit drei verschiedenen 3D Zelle Kulturtechniken zur Verbesserung des Verständnisses der Potenz des Hydroxycoumarin OT486 in Kombination mit BH3-Mimetika vor mehr in Tiefe in Vivo Tests. Unsere Methode besteht darin, Kolonie und SFAs mit einem in Vivo Tumor Bildung Test basiert auf einem Zebrafisch-Modell weiter bestätigen die Wirksamkeit der Kombination von OT48 und BH3-Mimetika in Lungenkrebszellen und überwachen Krebsentwicklung in einer lebendigen verbinden Organismus.
Kolonie-Bildung-Assays sind routinemäßig zur Wirksamkeit der Anti-Krebs-Agents für solide sowie hämatopoetischen Krebsarten zu beurteilen. Der Test bestimmt die Fähigkeit einer Zelle zu vermehren auf unbestimmte Zeit und bilden Kolonien7. Die Wirkung von Anti-Krebs-Agent auf die koloniebildenden Fähigkeit der Zellen wird durch Abnahme der Anzahl und/oder Größe der Kolonien bestimmt.
Sphäroide vertreten in Vitro Tumormodellen und dienen als eine kostengünstige Screening-Plattform für Anti-Krebs-Agenten. Sphäroide sind Aggregate von Zellen in Suspension wachsen oder in einer 3D Matrix eingebettet. Dieser Ansatz ist für Wirkstoff-Screening und Studien von Tumor Wachstum, Vermehrung und Immune Interaktion8verbreitet.
Um die Eigenschaften eines neuen Medikaments vollständig zu verstehen, gilt es in Vivo Experimente auf Nagetiere durchzuführen. Diese herkömmliche Methode ist jedoch teuer und zeitaufwendig. Zebrafisch (Danio Rerio) wurde in den letzten Jahren ein weit studierte Labor-Organismus, der ist billiger und schneller zu erhöhen. Tumoren entwickelt im Zebrafisch repräsentieren eine 3D Zelle Kultur Ansatz aber innerhalb der in Vivo -Einstellung eines Wirbeltier-9.
Insgesamt verwenden wir hier drei verschiedene 3D Culture Ansätze einschließlich aufgewendete, SFAs und Zebrafisch in Vivo Tumorbildung um die Anti-Krebs der Hydroxycoumarin OT48 in einem Lungenkrebs Krebs A549 Zellmodell in Kombination mit BH3-Mimetika unter Beweis zu stellen.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Materials required for colony formation assays&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>A549</td><td>ATCC</td><td>CCL-185</td><td>37 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>RPMI 1640</td><td>Lonza</td><td>30096</td><td>4 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>FBS</td><td>Biowest</td><td>S1520-500</td><td>-20 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Penicillin-Streptomycin</td><td>Lonza</td><td>17-602E</td><td>-20 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Cell culture flask T75</td><td>SPL</td><td>70075</td><td>RT</td></tr><tr><td>PBS solution</td><td>Hyclone</td><td>SH30256.02</td><td>RT</td></tr><tr><td>1.5ml tube</td><td>Extragene</td><td>Tube-170-C</td><td>RT</td></tr><tr><td>15 ml tube</td><td>Hyundai Micro</td><td>H20015</td><td>RT</td></tr><tr><td>12 well plate</td><td>SPL</td><td>30012</td><td>RT</td></tr><tr><td>MethoCult</td><td>StemCell technologies</td><td>4230</td><td>-20 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide (MTT powder)</td><td>Sigma</td><td>M5622</td><td>4 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>LAS4000</td><td>GE Healthcare Technologies</td><td></td><td>RT</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Materials required for spheroid formation assay&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>A549</td><td>ATCC</td><td>CCL-185</td><td>37 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>RPMI 1640</td><td>Lonza</td><td>30096</td><td>4 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>FBS</td><td>Biowest</td><td>S1520-500</td><td>-20 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Penicillin-streptomycin</td><td>Lonza</td><td>17-602E</td><td>-20 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Cell culture flask T75</td><td>SPL</td><td>70075</td><td>RT</td></tr><tr><td>PBS solution</td><td>Hyclone</td><td>SH30256.02</td><td>RT</td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA</td><td>Gibco</td><td>25-300-054</td><td>4 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Corning costar ultra low attachemnt 96 well plate</td><td>Corning</td><td>3474</td><td>RT</td></tr><tr><td>Microscopy</td><td>Nikon</td><td>Eclipse TS100</td><td>RT</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Materials required for zebrafish xenografts&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>A549</td><td>ATCC</td><td>CCL-185</td><td>37 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>RPMI 1640</td><td>Lonza</td><td>30096</td><td>4 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>FBS</td><td>Biowest</td><td>S1520-500</td><td>-20 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Penicillin-streptomycin</td><td>Lonza</td><td>17-602E</td><td>-20 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Cell culture flask T25</td><td>SPL</td><td>70025</td><td>RT</td></tr><tr><td>Cell culture flask T75</td><td>SPL</td><td>70075</td><td>RT</td></tr><tr><td>Cell culture flask T175</td><td>SPL</td><td>71175</td><td>RT</td></tr><tr><td>1.5ml tube</td><td>Extragene</td><td>Tube-170-C</td><td>RT</td></tr><tr><td>24 well plate</td><td>SPL</td><td>30024</td><td>RT</td></tr><tr><td>Petridish</td><td>SPL</td><td>10100</td><td>RT</td></tr><tr><td>PBS solution</td><td>Hyclone</td><td>SH30256.02</td><td>RT</td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA</td><td>Gibco</td><td>25-300-054</td><td>4 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Sodium Chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71382</td><td>RT</td></tr><tr><td>Potassium chloride (KCL)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9541</td><td>RT</td></tr><tr><td>Magnesium sulfate heptahydrate (MgSO4.7H2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M2773</td><td>RT</td></tr><tr><td>Calcium nitrate tetrahydrate (Ca(NO3)2)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C1396</td><td>RT</td></tr><tr><td>HEPES solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H0887</td><td>RT</td></tr><tr><td>Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate (Tricaine)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E10521</td><td>RT</td></tr><tr><td>Phenol Red solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P0290</td><td>RT</td></tr><tr><td>Methylcellulose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M0512</td><td>RT</td></tr><tr><td>1-phenyl-2-thiourea (PTU)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P7629</td><td>RT</td></tr><tr><td>CM-Dil dye</td><td>Invitrogen</td><td>C7001</td><td>-20 C&amp;deg;</td></tr><tr><td>Glass capillary</td><td>World Precision Instruments</td><td>TW 100F-4</td><td>RT</td></tr><tr><td>Micropipette puller</td><td>Shutter instrument, USA</td><td>P-97</td><td>RT</td></tr><tr><td>Micro injector</td><td>World Precision Instruments</td><td>PV820</td><td>RT</td></tr><tr><td>Syringe</td><td>KOVAX</td><td>1ml</td><td>RT</td></tr><tr><td>Micro loader</td><td>Eppendorf</td><td>5242956003</td><td>RT</td></tr><tr><td>Glass slide</td><td>Marienfeld</td><td>HSU-1000612</td><td>RT</td></tr><tr><td>Fluorescence microscopy</td><td>Leica</td><td>DE/DM 5000B</td><td>RT</td></tr></tbody></table>

preclinical assessment of the bioactivity of the anticancer coumarin ot48 by spheroids, colony formation assays, and zebrafish xenografts

In Vitro und in Vivo prä-klinischen Screening von neuartiger Therapeutika sind ein wesentliches Instrument in der Drogeentdeckung Krebs. Obwohl menschliche Krebszelllinien therapeutischen Verbindungen in 2D (dreidimensionale) Monoschicht Zellkulturen Rechnung zu tragen, wurden 3D Culture Systeme entwickelt, um die Wirksamkeit von Medikamenten in mehr physiologisch relevanten Modelle zu verstehen. In den letzten Jahren verzeichneten ein Paradigmenwechsel in der präklinischen Forschung, die Potenz der neuen Moleküle in 3D Culture Systeme, genauer imitiert den Tumor Mikroumgebung zu validieren. Diese Systeme den Krankheitszustand zu charakterisieren, in gewissem Sinne mehr physiologisch relevanten und helfen, besser mechanistische Einblicke und Verständnis der pharmakologischen Potenz eines bestimmten Moleküls. Darüber hinaus ist mit dem aktuellen Trend in Vivo Krebs Modelle zu verbessern, Zebrafisch entstanden, als ein wichtiges fest gefügten Modell zu bewerten in Vivo Tumorbildung und Studie die Wirkung von therapeutischen Wirkstoffen. Hier untersuchten wir die therapeutische Wirksamkeit des Hydroxycoumarin OT48 allein oder in Kombination mit BH3-Mimetika in Lunge-Krebs-Zell-Linie A549 mithilfe von drei verschiedenen 3D Culture-Systeme einschließlich der Kolonie Bildung Assays (CFA), Sphäroid Bildung Assay (SFA) und in Vivo Zebrafisch Xenotransplantate.

In Abbildung 2Lungenkrebs Zelllinie, die A549 in MCBM Form Kolonien nach der Behandlung mit OT48 allein oder in Kombination mit BH3 mimetischen A1210477 in den angegebenen Konzentrationen ausgesät wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass die Kombination Anzahl, Größe und Fläche der Kolonien nach 10 Tagen Inkubation deutlich reduziert.
In Abbildung 3A549 Zellen wurden mit...

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Preclinical Assessment of the Bioactivity of the Anticancer Coumarin OT48 by Spheroids, Colony Formation Assays, and Zebrafish Xenografts

Präklinische Bewertung der Bioaktivität der Anti-Krebs Cumarin OT48 Sphäroide, Kolonie Bildung Assays und Zebrafisch Xenotransplantate

Hier präsentieren wir Ihnen die präklinische Vorführung von krebsbekämpfende Cumarine mit 3D Culture und Zebrafisch.

In vitro and in vivo pre-clinical screening of novel therapeutic agents are an essential tool in cancer drug discovery. Although human cancer cell lines ...

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Research

JoVE Journal

Cancer Research

8.3K Aufrufe.  Seoul National University. Hier präsentieren wir Ihnen die präklinische Vorführung von krebsbekämpfende Cumarine mit 3D Culture und Zebrafisch.

Serie: Preclinical Assessment of the Bioactivity of the Anticancer Coumarin OT48 by Spheroids, Colony Formation Assays, and Zebrafish Xenografts

Testing the Vascular Invasive Ability of Cancer Cells in Zebrafish (Danio Rerio)

Cancer cell vascular invasion and extravasation is a hallmark of metastatic progression. Traditional in vitro models of cancer cell invasion of endothelia typically lack the fluid dynamics that invading cells are otherwise exposed to in vivo. However, in vivo systems such as mouse models, though more physiologically relevant, require longer experimental timescales and present unique challenges associated with monitoring and data analysis. Here we describe a zebrafish assay that seeks to bridge this technical gap by allowing for the rapid assessment of cancer cell vascular invasion and extravasation. The approach involves injecting fluorescent cancer cells into the precardiac sinus of transparent 2-day old zebrafish embryos whose vasculature is marked by a contrasting fluorescent reporter. Following injection, the cancer cells must survive in circulation and subsequently extravasate from vessels into tissues in the caudal region of the embryo. Extravasated cancer cells are efficiently identified and scored in live embryos via fluorescence imaging at a fixed timepoint. This technique can be modified to study intravasation and/or competition amongst a heterogeneous mixture of cancer cells by changing the injection site to the yolk sac. Together, these methods can evaluate a hallmark behavior of cancer cells and help uncover mechanisms indicative of malignant progression to the metastatic phenotype.

Testing the Vascular Invasive Ability of Cancer Cells in Zebrafish Danio Rerio

This method utilizes zebrafish embryos to efficiently test the vascular invasive ability of cancer cells. Fluorescent cancer cells are injected into the precardiac sinus or yolk sac of developing embryos. Cancer cell vascular invasion and extravasation is assessed via fluorescence microscopy of the tail region 24 to 96 hr later.

Testen des Vascular Invasive Fähigkeit von Krebszellen in Zebrabärbling (<em&gt; Danio rerio</em&gt;)

Cancer cell vascular invasion and extravasation is a hallmark of metastatic progression.  Traditional in vitro models of cancer cell invasion of ...

Forschung

Krebsforschung

Screening for Melanoma Modifiers using a Zebrafish Autochthonous Tumor Model

Genomic studies of human cancers have yielded a wealth of information about genes that are altered in tumors1,2,3. A challenge arising from these studies is that many genes are altered, and it can be difficult to distinguish genetic alterations that drove tumorigenesis from that those arose incidentally during transformation. To draw this distinction it is beneficial to have an assay that can quantitatively measure the effect of an altered gene on tumor initiation and other processes that enable tumors to persist and disseminate. Here we present a rapid means to screen large numbers of candidate melanoma modifiers in zebrafish using an autochthonous tumor model4 that encompasses steps required for melanoma initiation and maintenance. A key reagent in this assay is the miniCoopR vector, which couples a wild-type copy of the mitfa melanocyte specification factor to a Gateway recombination cassette into which candidate melanoma genes can be recombined5. The miniCoopR vector has a mitfa rescuing minigene which contains the promoter, open reading frame and 3'-untranslated region of the wild-type mitfa gene. It allows us to make constructs using full-length open reading frames of candidate melanoma modifiers. These individual clones can then be injected into single cell Tg(mitfa:BRAFV600E);p53(lf);mitfa(lf)zebrafish embryos. The miniCoopR vector gets integrated by Tol2-mediated transgenesis6 and rescues melanocytes. Because they are physically coupled to the mitfa rescuing minigene, candidate genes are expressed in rescued melanocytes, some of which will transform and develop into tumors. The effect of a candidate gene on melanoma initiation and melanoma cell properties can be measured using melanoma-free survival curves, invasion assays, antibody staining and transplantation assays.

A rapid way to screen for melanoma modifiers using a zebrafish autochthonous tumor model is presented. It takes advantage of the miniCoopR vector which allows for expression of candidate melanoma genes in melanocytes. A method to obtain melanoma-free survival curves, an invasion assay, a protocol for antibody staining of scale melanocytes and a melanoma transplantation assay are described.

Screening für Melanom Modifiers mit einem Zebrafisch Autochthone Tumormodell

Genomic studies of  human cancers have yielded a wealth of information about genes that are altered  in tumors1,2,3. A challenge arising from these ...

Medizin

Drug Screening of Primary Patient Derived Tumor Xenografts in Zebrafish

Patient derived xenograft models are critical in defining how different cancers respond to drug treatment in an in vivo system. Mouse models are the standard in the field, but zebrafish have emerged as an alternative model with several advantages, including the ability for high-throughput and low-cost drug screening. Zebrafish also allow for in vivo drug screening with large replicate numbers that were previously only obtainable with in vitro systems. The ability to rapidly perform large scale drug screens may open up the possibility for personalized medicine with rapid translation of results back to clinic. Zebrafish xenograft models could also be used to rapidly screen for actionable mutations based on tumor response to targeted therapies or to identify new anti-cancer compounds from large libraries. The current major limitation in the field has been quantifying and automating the process so that drug screens can be done on a larger scale and be less labor-intensive. We have developed a workflow for xenografting primary patient samples into zebrafish larvae and performing large scale drug screens using a fluorescence microscope equipped imaging unit and automated sampler unit. This method allows for standardization and quantification of engrafted tumor area and response to drug treatment across large numbers of zebrafish larvae. Overall, this method is advantageous over traditional cell culture drug screening as it allows for growth of tumor cells in an in vivo environment throughout drug treatment, and is more practical and cost-effective than mice for large scale in vivo drug screens.

Zebrafish xenograft models allow for high-throughput drug screening and fluorescent imaging of human cancer cells in an in vivo microenvironment. We developed a workflow for large scale, automated drug screening on patient-derived leukemia samples in zebrafish using an automated fluorescence microscope equipped imaging unit.

Arzneimittel-Screening von Primärpatienten abgeleitetTumor Xenografts in Zebrafischen

Patient derived xenograft models are critical in defining how different cancers respond to drug treatment in an in vivo system. Mouse models are the ...

Generation of Zebrafish Larval Xenografts and Tumor Behavior Analysis

Zebrafish larval xenografts are being widely used for cancer research to perform in vivo and real-time studies of human cancer. The possibility of rapidly visualizing the response to anti-cancer therapies (chemo, radiotherapy, and biologicals), angiogenesis and metastasis with single cell resolution, places the zebrafish xenograft model as a top choice to develop preclinical studies.

The zebrafish larval xenograft assay presents several experimental advantages compared to other models, but probably the most striking is the reduction of size scale and consequently time. This reduction of scale allows single cell imaging, the use of a relatively low number of human cells (compatible with biopsies), medium-high-throughput drug screenings, but most importantly enables a significant reduction of the time of the assay. All these advantages make the zebrafish xenograft assay extremely attractive for future personalized medicine applications.

Many zebrafish xenograft protocols have been developed with a wide diversity of human tumors; however, a general and standardized protocol to efficiently generate zebrafish larval xenografts is still lacking. Here we provide a step-by-step protocol, with tips to generate xenografts and guidelines for tumor behavior analysis, whole-mount immunofluorescence, and confocal imaging quantification.

Here, we provide a step-by-step protocol, with tips to generate xenografts and guidelines for tumor behavior analysis, whole-mount immunofluorescence, and confocal imaging quantification.

Generation von Zebrafischen Larval Xenografts und Tumorverhaltensanalyse

Zebrafish larval xenografts are being widely used for cancer research to perform in vivo and real-time studies of human cancer. The possibility of rapidly ...

Establishing 3-Dimensional Spheroids from Patient-Derived Tumor Samples and Evaluating their Sensitivity to Drugs

Despite remarkable advances in understanding tumor biology, the vast majority of oncology drug candidates entering clinical trials fail, often due to a lack of clinical efficacy. This high failure rate illuminates the inability of the current preclinical models to predict clinical efficacy, mainly due to their inadequacy in reflecting tumor heterogeneity and the tumor microenvironment. These limitations can be addressed with 3-dimensional (3D) culture models (spheroids) established from human tumor samples derived from individual patients. These 3D cultures represent real-world biology better than established cell lines that do not reflect tumor heterogeneity. Furthermore, 3D cultures are better than 2-dimensional (2D) culture models (monolayer structures) since they replicate elements of the tumor environment, such as hypoxia, necrosis, and cell adhesion, and preserve the natural cell shape and growth. In the present study, a method was developed for preparing primary cultures of cancer cells from individual patients that are 3D and grow in multicellular spheroids. The cells can be derived directly from patient tumors or patient-derived xenografts. The method is widely applicable to solid tumors (e.g., colon, breast, and lung) and is also cost-effective, as it can be performed in its entirety in a typical cancer research/cell biology lab without relying on specialized equipment. Herein, a protocol is presented for generating 3D tumor culture models (multicellular spheroids) from primary cancer cells and evaluating their sensitivity to drugs using two complementary approaches: a cell-viability assay (MTT) and microscopic examinations. These multicellular spheroids can be used to assess potential drug candidates, identify potential biomarkers or therapeutic targets, and investigate the mechanisms of response and resistance.

The present protocol describes generating 3D tumor culture models from primary cancer cells and evaluating their sensitivity to drugs using cell-viability assays and microscopic examinations.

Etablierung von 3-dimensionalen Sphäroiden aus patienteneigenen Tumorproben und Bewertung ihrer Empfindlichkeit gegenüber Medikamenten

Despite remarkable advances in understanding tumor biology, the vast majority of oncology drug candidates entering clinical trials fail, often due to a ...

Establishment of Zebrafish Patient-Derived Xenografts from Pancreatic Cancer for Chemosensitivity Testing

Cancer is one of the main causes of death worldwide, and the incidence of many types of cancer continues to increase. Much progress has been made in terms of screening, prevention, and treatment; however, preclinical models that predict the chemosensitivity profile of cancer patients are still lacking. To fill this gap, an in vivo patient-derived xenograft model was developed and validated. The model was based on zebrafish (Danio rerio) embryos at 2 days post fertilization, which were used as recipients of xenograft fragments of tumor tissue taken from a patient's surgical specimen. 
It is also worth noting that bioptic samples were not digested or disaggregated, in order to maintain the tumor microenvironment, which is crucial in terms of analyzing tumor behavior and the response to therapy. The protocol details a method for establishing zebrafish-based patient-derived xenografts (zPDXs) from primary solid tumor surgical resection. After screening by an anatomopathologist, the specimen is dissected using a scalpel blade. Necrotic tissue, vessels, or fatty tissue are removed and then chopped into 0.3 mm x 0.3 mm x 0.3 mm pieces. 
The pieces are then fluorescently labeled and xenotransplanted into the perivitelline space of zebrafish embryos. A large number of embryos can be processed at a low cost, enabling high-throughput in vivo analyses of the chemosensitivity of zPDXs to multiple anticancer drugs. Confocal images are routinely acquired to detect and quantify the apoptotic levels induced by chemotherapy treatment compared to the control group. The xenograft procedure has a significant time advantage, since it can be completed in a single day, providing a reasonable time window to carry out a therapeutic screening for co-clinical trials.

Preclinical models aim to advance the knowledge of cancer biology and predict treatment efficacy. This paper describes the generation of zebrafish-based patient-derived xenografts (zPDXs) with tumor tissue fragments. The zPDXs were treated with chemotherapy, the therapeutic effect of which was assessed in terms of cell apoptosis of the transplanted tissue.

Etablierung von Zebrafisch-Xenotransplantaten aus Bauchspeicheldrüsenkrebs für Chemosensitivitätstests

Cancer is one of the main causes of death worldwide, and the incidence of many types of cancer continues to increase. Much progress has been made in terms ...

Verwendung von Zebrafischlarven für effiziente In-vivo-Tumorstudien

A Simple, Rapid, and Effective Method for Tumor Xenotransplantation Analysis in Transparent Zebrafish Embryos

In vivo studies of tumor behavior are a staple of cancer research; however, the use of mice presents significant challenges in cost and time. Here, we present larval zebrafish as a transplant model that has numerous advantages over murine models, including ease of handling, low expense, and short experimental duration. Moreover, the absence of an adaptive immune system during larval stages obviates the need to generate and use immunodeficient strains. While established protocols for xenotransplantation in zebrafish embryos exist, we present here an improved method involving embryo staging for faster transfer, survival analysis, and the use of flow cytometry to assess disease burden. Embryos are staged to facilitate rapid cell injection into the yolk of the larvae and cell marking to monitor the consistency of the injected cell bolus. After injection, embryo survival analysis is assessed up to 7 days post injection (dpi). Finally, disease burden is also assessed by marking transferred cells with a fluorescent protein and analysis by flow cytometry. Flow cytometry is enabled by a standardized method of preparing cell suspensions from zebrafish embryos, which could also be used in establishing the primary culture of zebrafish cells. In summary, the procedure described here allows a more rapid assessment of the behavior of tumor cells in vivo with larger numbers of animals per study arm and in a more cost-effective manner.

Autor im Rampenlicht: Weiterentwicklung von Krebstherapeutika mit Tumor-Xenotransplantation im Zebrafisch

We describe a protocol for xenotransplantation into the yolk of transparent zebrafish embryos that is optimized by a simple, rapid staging method. Post-injection analyses include survival and assessing the disease burden of xenotransplanted cells by flow cytometry.

Eine einfache, schnelle und effektive Methode zur Analyse der Tumor-Xenotransplantation in transparenten Zebrafischembryonen

In vivo studies of tumor behavior are a staple of cancer research; however, the use of mice presents significant challenges in cost and time. Here, we ...

Rapid Evaluation of Toxicity of Chemical Compounds Using Zebrafish Embryos

The zebrafish is a widely used vertebrate model organism for the disease and phenotype-based drug discovery. The zebrafish generates many offspring, has transparent embryos and rapid external development. Zebrafish embryos can, therefore, also be used for the rapid evaluation of toxicity of the drugs that are precious and available in small quantities. In the present article, a method for the efficient screening of the toxicity of chemical compounds using 1-5-day post fertilization embryos is described. The embryos are monitored by stereomicroscope to investigate the phenotypic defects caused by the exposure to different concentrations of compounds. Half-maximal lethal concentrations (LC50) of the compounds are also determined. The present study required 3-6 mg of an inhibitor compound, and the whole experiment takes about 8-10 h to be completed by an individual in a laboratory having basic facilities. The current protocol is suitable for testing any compound to identify intolerable toxic or off-target effects of the compound in the early phase of drug discovery and to detect subtle toxic effects that may be missed in the cell culture or other animal models. The method reduces procedural delays and costs of drug development.

Zebrafish embryos are used for evaluating the toxicity of chemical compounds. They develop externally and are sensitive to chemicals, allowing detection of subtle phenotypic changes. The experiment only requires a small amount of compound, which is directly added to the plate containing embryos, making the testing system efficient and cost-effective.

Schnelle Bewertung der Toxizität chemischer Verbindungen mit Zebrafischembryonen

The zebrafish is a widely used vertebrate model organism for the disease and phenotype-based drug discovery. The zebrafish generates many offspring, has ...

Präklinische Bewertung der Bioaktivität der Anti-Krebs Cumarin OT48 Sphäroide, Kolonie Bildung Assays und Zebrafisch Xenotransplantate

Zusammenfassung

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Testen des Vascular Invasive Fähigkeit von Krebszellen in Zebrabärbling (

Screening für Melanom Modifiers mit einem Zebrafisch Autochthone Tumormodell

Arzneimittel-Screening von Primärpatienten abgeleitetTumor Xenografts in Zebrafischen

Generation von Zebrafischen Larval Xenografts und Tumorverhaltensanalyse

Etablierung von 3-dimensionalen Sphäroiden aus patienteneigenen Tumorproben und Bewertung ihrer Empfindlichkeit gegenüber Medikamenten

Etablierung von Zebrafisch-Xenotransplantaten aus Bauchspeicheldrüsenkrebs für Chemosensitivitätstests

Eine einfache, schnelle und effektive Methode zur Analyse der Tumor-Xenotransplantation in transparenten Zebrafischembryonen

Eine einfache, schnelle und effektive Methode zur Analyse der Tumor-Xenotransplantation in transparenten Zebrafischembryonen

Eine einfache, schnelle und effektive Methode zur Analyse der Tumor-Xenotransplantation in transparenten Zebrafischembryonen

Schnelle Bewertung der Toxizität chemischer Verbindungen mit Zebrafischembryonen