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Method Article
* Estos autores han contribuido por igual
Describimos técnicas para la inducción de diferenciación de dos líneas epiteliales mamarias, HC11 y EpH4. Mientras que ambos requieren suero de ternero fetal, insulina y prolactina para producir proteínas de la leche, las células EpH4 pueden diferenciarse completamente en mamesferas en cultivo tridimensional. Estos modelos complementarios son útiles para estudios de transducción de señales de diferenciación y neoplasia.
Las cadherinas desempeñan un papel importante en la regulación de la diferenciación celular, así como la neoplasia. Aquí describimos los orígenes y métodos de la inducción de la diferenciación de dos líneas celulares epiteliales de mama de ratón, HC11 y EpH4, y su uso para estudiar etapas complementarias del desarrollo de la glándula mamaria y la transformación neoplásica.
La línea celular epitelial de la mama del ratón HC11 se originó a partir de la glándula mamaria de un ratón Balb/c embarazada. Se diferencia cuando se cultiva para confluencia unida a una superficie de plástico de la placa Petri en medio que contiene suero de ternero fetal y Hydrocortisona, Insulin y Prolactin (medio HIP). En estas condiciones, las células HC11 producen las proteínas lácteas-caseína y proteína ácida de suero de leche (WAP), similares a las células epiteliales mamarias lactantes lactantes, y forman estructuras rudimentarias similares a las glándulas mamarias llamadas "domes".
La línea celular EpH4 se deriva de células epeliales de la glándula mamaria de ratón inmortalizadas espontáneamente aisladas de un ratón Balb/c embarazada. A diferencia de HC11, las células EpH4 pueden diferenciarse completamente en esferoides (también llamadas mamesferas) cuando se cultivan en condiciones de crecimiento tridimensionales (3D) en medio HIP. Las células son trippsinizadas, suspendidas en una matriz del 20% que consiste en una mezcla de proteínas de matriz extracelular producidas por las células de sarcoma de ratón Engelbreth-Holm-Swarm (EHS), chapadas encima de una capa de matriz concentrada que recubre una placa de plástico Petri o placa multipocilíndor, y se cubren con una capa de 10% de medio HIP que contiene matriz. En estas condiciones, las células EpH4 forman esferoides huecos que exhiben polaridad apical-basal, un lumen hueco, y producen la caseína y el WAP.
Utilizando estas técnicas, nuestros resultados demostraron que la intensidad de la señal de la cadherina/Rac es fundamental para la diferenciación de las células HC11. Mientras que Rac1 es necesario para la diferenciación y bajos niveles de RacV12 activado aumentar la diferenciación, altos niveles de RacV12 bloquean la diferenciación mientras que induce neoplasia. Por el contrario, las células EpH4 representan una etapa anterior en la diferenciación epitelial mamaria, que se inhibe incluso por niveles bajos de RacV12.
En los tejidos normales o tumores, las células tienen amplias oportunidades de adhesión a sus vecinos en una organización tridimensional, y esto es imitado en el cultivo por el crecimiento celular de alta densidad. La adhesión de célula a célula se media principalmente a través de receptores de cadherina, que definen la arquitectura celular y tisular. Curiosamente, recientemente se demostró que las cadherinas también desempeñan un papel poderoso en la transducción de señales, especialmente en la señalización de supervivencia1. Paradójicamente, algunas de estas señales de adhesión de célula a célula que emanan de las cadreínas se encontraron recientemente compartidas tanto por diferenciación como por neoplasia2. Aquí, describimos métodos de inducción y evaluación de la diferenciación en dos tipos representativos de líneas celulares epiteliales de mama de ratón, HC11 y EpH4.
La línea celular epitelial de la mama de ratón HC11 puede proporcionar un modelo útil para el estudio de la diferenciación de células epiteliales. Las células HC11 son una línea celular derivada de COMMA-1D, que se origina en la glándula mamaria de un ratón Balb/c de embarazo medio3. A diferencia de otros clones derivados de COMMA-1D, el clon HC11 no tiene ningún requisito para añadir exógenamente matriz extracelular o cocultivo con otros tipos de células para la inducción in vitro del gen endógeno de caseína por hormonas lactogénicas3. Esta línea celular se ha utilizado ampliamente en estudios de diferenciación porque ha conservado características importantes del epitelio mamario normal: las células HC11 pueden reconstituir parcialmente el epitelio ductal en una almohadilla de grasa mamaria clara4. Por otra parte, se pueden diferenciar en un cultivo bidimensional (2D) cuando se cultivan a la confluencia unida a una superficie de plástico de plato de Petri en presencia de un esteroide como Hydrocortisona o Dexametasona, además de Insulina y Prolactina (medio HIP) carente de factor de crecimiento epidérmico (EGF), un inhibidor de la diferenciación5,6,7. En estas condiciones, las células HC11 producen proteínas lácteas como la caseína y la WAP, que son detectables por la hincha occidental dentro de los 4 días siguientes a la inducción. Al mismo tiempo, una porción de células HC11 forma estructuras rudimentarias mamarias similares a las glándulas denominadas "domes" de una manera estocástica. Las cúpulas son visibles de 4 a 5 días después de la inducción y aumentan gradualmente de tamaño hasta el día 10, concomitantes con un aumento en la producción de caseína8. Curiosamente, las células HC11 poseen mutante p539, y por lo tanto representan un estado preneoplásico. Por esta razón, el modelo HC11 es ideal para estudiar redes de señalización de diferenciación en conjunto con neoplasia en el mismo sistema celular.
Las células EpH4, un derivado de las células IM-2, son una línea celular no tumorigénica originalmente derivada de células epeliales de la glándula mamaria de ratón inmortalizadas espontáneamente aisladas de un ratón Balb/c de embarazo medio10. Las células EpH4 forman monocapas epeliales continuas en el cultivo 2D, pero no se diferencian en estructuras glandulares10,11. Sin embargo, después del crecimiento 3D en un material que consiste en una mezcla de proteínas de matriz extracelular producidas por las células de sarcoma de ratón EHS12 (matriz EHS, matriz o Matrigel, ver Tabla de materiales),además de la estimulación con HIP, las células EpH4 pueden recapitular las etapas iniciales de diferenciación de la glándula mamaria. En estas condiciones, las células EpH4 forman esferoides (también llamados mamesferas) que exhiben polaridad apical-basal y un lumen hueco, y son capaces de producir las proteínas lácteas-caseína y WAP, similares a las células epiteliales mamarias lactantes lactantes lactantes lactantes. Contrariamente a las células HC11, que son indiferenciadas, y algunas expresan marcadores mesenquimales13, las células EpH4 exhiben una morfología puramente luminal14. Las células EpH4 también se han divulgado para producir proteínas de la leche en el cultivo 2D a través de la estimulación con dexametasona, insulina, y prolactina15. Sin embargo, este enfoque impide el estudio de los efectos reglamentarios que imitan el microambiente de la glándula mamaria en el cultivo 3D.
1. Placado de células HC11
2. Inducción de diferenciación, monitoreo y cuantificación de células HC11
3. Plating y crecimiento 3D de células EpH4 en EHS Matrix
NOTA: La matriz es líquida a temperaturas <10 oC y sólida a temperaturas superiores. Conservar a -80oC. Descongelar a 4oC la noche antes de su uso. Enfríe previamente las placas de cultivo de tejido y las puntas de las pipetas a -20 oC antes de manipular y mantenga las puntas de la matriz, las placas y las pipetas en el hielo para evitar que se solidifique.
4. Inducción de diferenciación de células EpH4 cultivadas en 3D(Figura 2)
NOTA: Además de la diferenciación, las células EpH4 también pueden someterse a tubulogénesis cuando se estimulan con HGF (factor de crecimiento de hepatocitos) en el cultivo 3D. Los crecimientos tubulares se pueden ver después de 10 días de estimulación de HIP y HGF.
5. Inducción de tubulogénesis de células EpH4 cultivadas en 3D(Figura 3A y 3C)
6. Cantidad de diferenciación: Western Blotting para la caseína
Durante mucho tiempo se ha sabido que la diferenciación de células epiteliales y adipocitos requiere confluencia y compromiso de las cadherinas2. Nosotros y otros demostramos que la adhesión de célula a célula y el compromiso de E- o N-cadherin y cadherin-11, como ocurre con la confluencia de células cultivadas, desencadena un aumento dramático en la actividad de las pequeñas GTPases Rac y la proteína de control de división celular 42 (Cdc42), y este proceso conduce a la activación de l...
Las células HC11 son ideales para el estudio de la diferenciación en combinación con la transformación neoplásica. Una ventaja añadida es que las células HC11 son fácilmente infectables con vectores retrovirales basados en Mo-MLV para expresar una variedad de genes. En nuestras manos, las células EpH4 eran más difíciles de infectar con los mismos vectores retrovirales que HC112.
El contacto entre células y el detención del crecimiento son requisitos previos...
Los autores no tienen conflictos que revelar.
La línea celular HC11 fue proporcionada amablemente por el Dr. D. Medina (Houston, TX). Los autores están agradecidos al Dr. Andrew Craig de queen's University por muchos reactivos y valiosas sugerencias. Las células EpH4 fueron un regalo del Dr. C. Roskelley (UBC, Vancouver). Colleen Schick proporcionó una excelente asistencia técnica para estudios de cultivo 3D.
La asistencia financiera del Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá (NSERC), los Institutos Canadienses de Investigación Sanitaria (CIHR), la Fundación Canadiense contra el Cáncer de Mama (CBCF, Capítulo de Ontario), la Alianza Canadiense para la Investigación del Cáncer de Mama , se reconocen con gratitud los Centros de Excelencia de Ontario, el Kingston de Acción contra el Cáncer de Mama (BCAK) y el fondo de legado Clare Nelson a través de subvenciones a LR. BE recibió apoyo de CIHR, CBCF, BCAK y Cancer Research Society Inc. PTG cuenta con el apoyo de una Cátedra de Investigación de Canadá, la Fundación Canadiense para la Innovación, el CIHR, el NSERC y la Sociedad Canadiense del Cáncer. MN fue apoyado por una estudiante del Programa de Entrenamiento Terry Fox en Investigación Transdisciplinaria del Cáncer de NCIC, un Premio de Posgrado (QGA), y un Premio Dean de la Universidad de Queen. MG fue apoyada por becas postdoctorales del Programa de Cáncer de Mama del Ejército de los Estados Unidos, el Ministerio de Investigación e Innovación de la Provincia de Ontario y el Comité Asesor de Investigación de la Universidad de Queen. VH contó con el apoyo de una beca de doctorado CBCF y una beca postdoctoral del Programa de Capacitación de la Fundación Terry Fox en Investigación Transdisciplinaria del Cáncer en asociación con la CIHR. Hanad Adan fue el receptor de una beca de verano NSERC. La licenciatura fue apoyada por un premio de posgrado de la Universidad de la Reina.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
30% Acrylamide/0.8% Bis Solution | Bio Rad | 1610154 | Western Blotting |
Anti-Cyclin D1 antibody | rabbit, Santa Cruz | sc-717 | Western Blotting |
Anti-p120 antibody | mouse, Santa Cruz | sc-373751 | Western Blotting |
Anti-β actin antibody | mouse, Cell Signalling technology | 3700 | Western Blotting |
Anti-β casein antibody | goat, Santa Cruz Biotechnology | sc-17971 | Western Blotting |
Aprotinin | Bio Shop | APR600 | Lysis Buffer |
Bicinchoninic Acid Solution | Sigma | B9643-1L-KC | Protein Determination |
Bovine serum albumin | Bio Shop | ALB007.500 | Protein Determination |
Clarity Western ECL Substrate | Bio Rad | 170-5061 | Western Blotting |
Copper(II) sulphate | Sigma | C2284-25ML | Protein Determination |
DAPI | Thermofisher Scientific | D1306 | Staining |
Digitonin | Calbiochem, Cedarlane Laboratories Ltd | 14952-500 | Staining |
EDTA | Bio Shop | EDT001.500 | |
Epidermal Growth Factor | Sigma | E9644 | Medium for HC11 Cells |
Fetal calf serum | PAA | A15-751 | Cell Culture Medium |
Goat- Anti Rabbit-HRP | Santa Cruz | SC-2004 | Western Blotting |
Hepatocyte Growth Factor recombinant | Gibco | PHG0321 | |
Hepes | Sigma | 7365-45-9 | Cell Culture |
Horse Anti-Mouse HRP | Cell Signalling Technology | 7076 | Western Blotting |
Hydrocortisone | Sigma | H0888 | HIP Medium |
insulin | Sigma | I6634 | HIP Medium |
Laminar-flow hood | BioGard Hood | Cell Culture | |
Leupeptin | Bio Shop | LEU001.10 | Lysis Buffer |
Matrix (Engelbreth-Holm-Swarm matrix, Matrigel) | Corning | CACB 354230 | |
Mouse Anti-Goat HRP | Santa Cruz | sc-8360 | Western Blotting |
Mowiol 4-88 Reagent | Calbiochem, Cedarlane Laboratories Ltd | 475904-100GM | Staining |
Multi-photon confocal microscope | Leica TCS SP2 | ||
Na3VO4 | Bio Shop | SOV850 | Lysis Buffer |
Na4P207 | Sigma | 125F-0262 | Lysis Buffer |
NaCl | Bio Shop | SOD001.1 | Western Blotting |
NaF | Fisher Scientific | 7681-49-4 | Lysis Buffer |
Nikon digital Camera | Coolpix 995 | ||
Nitrocellulose | Bio Rad | 1620112 | Western Blotting |
NP-40 | Sigma | 9016-45-9 | |
Paraformaldehyde | Fisher Scientific | 30525-89-4 | Staining |
Phase Contrast Microscope | Olympus IX70 | Cell Culture | |
Phenylmethylsuphonyl fluoride | Sigma | 329-98-6 | Lysis Buffer |
pMX GFP Rac G12V | Addgene | 14567 | |
Prolactin | Sigma | L6520 | HIP Medium |
RPMI-1640 | Sigma | R8758 | Cell Culture Medium |
Tissue Culture Dish 35 | Sarstedt | 83.3900. | Cell Culture |
Tissue Culture Plate-24 well | Sarstedt | 83.1836.300 | Cell Culture |
Transfer Apparatus | CBS Scientific Co | EBU-302 | Western Blotting |
Tris Acetate | Bio Shop | TRA222.500 | Western Blotting |
Trypsin | Sigma | 9002-07-7. | Cell Culture |
Tween-20 | Bio Shop | TWN510.500 | Western Blotting |
Veritical Gel Electrophoresis System | CBS Scientific Co | MGV-202-33 | Western Blotting |
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