Method Article
אנחנו מציגים את פרוטוקול לדור של מספרים גדולים (אלפים למאות אלפים) של-וגודל הספרואידים אחידים בשליטת הרכב גידול, באמצעות צלחות microwell זמינות מסחרי.
הספרואידים גידול מוכרים יותר ויותר כמודל חשוב במבחנה להתנהגותם של תאים סרטניים בשלושה ממדים. יותר רלוונטי מבחינה פיזיולוגית מאשר תרבויות חסיד גיליון קונבנציונליים, הם בצורה מדויקת יותר לסכם את המורכבות ואת האינטראקציות בהווה בגידולים אמיתיים. כדי לרתום את המודל הזה כדי להעריך את הביולוגיה של גידול, או את היעילות של סוכנים טיפוליים חדשניים טוב יותר, יש צורך להיות מסוגל לייצר הספרואידים reproducibly, באופן מבוקר ובמספרים משמעותיים.
מערכת AggreWell מורכבת ממערך צפיפות גבוהה של microwells בצורת הפירמידה, שלתוכו השעיה של תאים בודדים היא centrifuged. מספרם של תאים באשכולות שבתחתית של כל microwell, ואת המספר והיחס בין סוגי תאים שונים המעורבים תלוי רק במאפיינים של ההשעיה הוצגה על ידי הנסיין. לפיכך, אנו מסוגלים לייצר הספרואידים גידול של גודל שרירותי וקומפוזיציה אצלמתוך צורך לשנות את הפלטפורמה טכנולוגית הבסיסית. מאות microwells לסנטימטר רבוע של שטח פן התרבות בתורו להבטיח כי רמות ייצור גבוהות מאוד עשויות להיות מושגת באמצעות תהליך פשוט, nonlabor אינטנסיבי. לכן אנו צופים כי פרוטוקול זה יהיה באופן רחב שימושי לחוקרים בתחום אליפטית הגידול.
יש גוף גדל והולך של ראיות לכך שתאי גידול מתנהגים בצורה שונה בשלוש תרבויות ממדים ממה שהם עושים כאשר בתרבית על פלסטיק, וכי סוכנים טיפוליים זוהו על פלטפורמות רקמות תרבות קונבנציונליות עלולים לאבד את היעילות כאשר עברו למערכת יותר מבחינה פיזיולוגית רלוונטית 1. לכן זה רצוי ללמוד את התנהגותם של תאים סרטניים בתנאים אלה, הן להשיג תובנות הביולוגיה הבסיסית שלהם, וגם כדי להגדיל את שיעור ההצלחה של מעבר סוכנים טיפוליים חדשים ממתקן ההקרנה למרפאת. מערכת מודל שימושית אחד עם היסטוריה ארוכה מעסיקה אשכולות תלת ממדיים של תאים סרטניים המכונים הספרואידים גידול 1,2. באופן אידיאלי, טכניקות להיווצרות אליפטית תאפשר ייצור של מספר הגדול של הספרואידים אחידים בגודל ובהרכב נשלטים על ידי הנסיין. בעוד התלייה שחרר וגם צלחת גישות 3,4 מסוגל למלא את חלק מחדש אלהquirements, תפוקה מוגבלת בדרך כלל, ודור של מספר הגדול של הספרואידים הופכים משימה עתירת עבודה.
יש לנו לאחרונה פיתחו מערכת כדי לפתור אתגרים דומים בתחום רפואת רגנרטיבית 5. העסקת צבירת כפייה בסדרה של בארות מיקרון בקנה מידה צפופות (ראה איור 1), גישה זו מאפשרת את הדור של הספרואידים ממספרים שרירותיים של תאים, כוללים תערובות של סוגי תאים מרובים 6, כמו גם שילוב של חומרים ביולוגיים שונים 7. Spheroids נוצרים במספרים גדולים - אלפי למאות אלפים או יותר - ויכול להיות מופק באופן מיידי או נשמר בmicrowells שבו הם נוצרו עם חילופי בינוניים לאחת לפחות 8 שבועיים (תצפית לא פורסם). מערכת זו ולכן גם מתאימה לדור של מספרים גדולים של מדים והספרואידים גידול לשעתק להערכת effectiveness של סוכנים נגד גידולי רומן או חקירות ביולוגיות בסיסיות.
הערה: צלחות microwell זמינות בפורמטים שונים, בהתאם לתוצאות הרצויות. מפרט כמו גם הנחיות משוערת למספרי המינימום ומקסימום של תאים שיש להשתמש בכל תבנית מוצגים בטבלה 1. Microwells הקטן יותר להתחדד לנקודה חדה, ולכן אין מגבלת גודל נמוכה יותר, אם כי שונה בין הספרואידים הופך להיות יותר משמעותי בגדלים קטנים יותר. ייצור שיגרתי של הספרואידים מממוצע קטן כמו 20 תאים כל אחד הוא 8 פשוטים. גודל microwell הגדול אינו מחודד באופן מלא, ולכן מנסה ליצור הספרואידים ממספר קטן של תאים עלולים לגרום להספרואידים קטנים מרובים בכל microwell. בשל הבדלים קלים במאפייני שטח, הכנה עם הפתרון פעילי שטח (שלב 1.2) היא לא אופציונלית בעת שימוש בצלחות AggreWell 400Ex.
פרוטוקול זה מבוסס על השימוש ב400 צלחות AggreWell - לחסרונות פורמטים אחריםלוח ult 1. מספר התאים להיות טעונים בכל טוב נקבע על ידי הכפלת מספר microwells הוא מכיל במספר התאים שהתקבצו לכל אליפטית. לדוגמה, כדי ליצור הספרואידים מ1000 תאים כל אחד, כל אחד גם חייב להיות עמוס (1,200 הספרואידים פעמים 1,000 תאים כל אחד =) 1.2 x 10 6 תאים. צפיפות תאים חייבת להיות מחושבת בהתחשב בכך שיהיו טעונים התאים בנפח של 0.4 מיליליטר. אז עבור הדוגמא של הספרואידים נוצרו מ1000 תאים כל אחד, 1.2 x 10 6 תאים ב0.4 מיליליטר מתרגם את צפיפות של 3 x 10 6 תאים לכל מיליליטר.
1. Microwells הכנה לקבלת תאים
2. הכנת תאים
הערה: הפרטים של הכנת תא ישתנו במקצת עם נחקר סוג תא המסוים. עם זאת יש לנו ציינו בתנאים אלה על מנת להיות יעילים עם מגוון רחב של תאים, כוללים הקווים שנדונו כאן, כמו גם בתאי גזע עובריים אנושיים ועכבריים (ESC), תאי גזע pluripotent מושרה (iPSC), fibroblasts, האנדודרם פרימיטיווי משוער, ותאי סטרומה. קבוצות אחרות יש מועסקים במערכת זו בהצלחה עבור מגוון רחב של יישומים, כולל chondrogenesis מתאי גזע mesenchymal 9, דור הסטנדרטי של מבשרים עצביים מתאי גזע pluripotent 10, טוקסיקולוגי מנתח בhepatocytes 11 והערכה של התחדשות בחוט השדרה בסלמנדרות 12. הפרוטוקול הספציפי לעבודה עם תאי HT29 מוצג כאן.
3. כינונה אליפטית
הערה: spheroids עלול להיווצר במגוון של ניסוחים בינוניים, צריכים להתבצע ניסויים ראשוניים זאת תוך שימוש במדיום שבו התאים בתרבית, כדי להבדיל את ההשלכות של מעבר למערכת תרבות 3 ממדים מהשלכות של שינוי הרכב בינוני.
שים לב: אם ראיות של חלוקת תא אחידה נראית, זה עשוי להיות נחוץ כדי להחיל כמות קטנה של שימון לנקודות הציר בספק צלחת - להתייעץ עם יצרן צנטריפוגות לקבלת הוראות.
הערה: ברגע שהתאים כבר centrifuged לmicrowells, הם מתנ סבירtant לכביסה מ תנועות קלות של הצלחת. יש להימנע מתנועות פתאומיות שתגרומנה ניפוצים בינוניים, אבל ההעברה של הצלחת מצנטריפוגות למיקרוסקופ או חממה לא צריכה לגרום לתזוזה של תאים משמעותיים.
Spheroids מהקווים גידול מרובים של מקורות אנטומיים שונים זו עשוי בקלות להיות שנוצר ומופק בתרבות השעיה. איור 3 ממחיש את השליטה העקבית גודל בר השגה באמצעות שיטה זו, עם אוכלוסיות אליפטית אחידות מאוד בכל תנאי. הבדלים בין קו ברורים בהתנהגות הם גם נראים, בתאי סרטן המעי הגס HT29 ותאי סרטן הוושט TE6 להרכיב הספרואידים צפופים עם גבולות ברורים וחדים, ואילו תאי סרטן ערמונית LNCaP הולידו הספרואידים פחות קוהרנטית עם גבולות לא סדירים (ראה דיון לסיבות אפשריות ). הכוחות הפנימיים חזקים באגרגטים קוהרנטית יותר, הביאה גם לקריסת צורה סימטרית יותר אפילו בעודו בmicrowells שבו הם נוצרו, ואילו אגרגטים LNCaP, במיוחד בגודל הגדול יותר, בעליל לשמר את הגיאומטריה מרובעת פירמידה של microwells. הקשר בין מספרי תא קלט והחינוך הגופניים גודל iCal של אליפטית וכתוצאה מכך יהיה תלוי במספר משתנה. כרכים תיאורטי המבוססים על המוצר של הנפח לכל תא ואת מספר התאים המועסקים עשויים להיות מופחתים על ידי אובדן תא, אשר בתורו עשוי לכלול אובדן של תאים בשלב ההשעיה התא בודד, כמו גם הפסד מאגרגטים יתר על המידה קטנים בשל מספרים מספקים של שכנים, ומאגרגטים גדולים יתר על המידה כתוצאה מהובלת מגבלות ונימקו בליבה. גם גודל יהיה מושפע מכל התפשטות שעלולה להתרחש במהלך תהליך הצבירה. כפרמטרים אלה ישתנו משורת תאים לשורת תאים, אם הספרואידים של ממדים פיזיים ספציפיים רצויים המספר הנכון של תאים להציג חייב להיקבע באופן ניסיוני. כקירוב ראשון, קוטר אליפטית צפוי לגדול עם השורש השלישי של מספר התאים המשולבים - למשל עלייה של פי 8 במספר התאים צריכה לגרום להכפלת קוטר אליפטית.
_content "עבור: together.within-לשמור על עמודים =" תמיד ">"Src =" 50665fig2highres.jpg / files/ftp_upload/50665/50665fig2.jpg "/>
איור 2. הרכבה של תאים התקבצו להספרואידים. Spheroids נוצרו משבעה מאה HT29 תאים כל אחד. מייד לאחר צנטריפוגה (א '), תאי מקובצים באופן רופף בתחתית כל microwell. שים לב שהאשכולות מקוזזים באופן אחיד לכיוון הימני התחתונה במקרה זה. זה מקובל בתנאי גדלי אשכול יישארו עקביים במערך. אם הבדלי גודל אשכול משמעותי נראים מצד אחד של המערך לצד השני, ראה באור בשלב 3.5. לאחר דגירה ל24 שעות (ב '), כוחות דבקים אינטר גרמו אשכולות כדי לצבור ויוצרים spheroids קוהרנטי, אשר עשוי להיות מופק לאחר מכן (C).
r /> איור 3. Spheroids שנוצר בצלחות microwell. Spheroids נוצרו משבעה מאה (A, C, E) או אלף וחמישה מאה (B, D, F) תאי סרטן המעי הגס HT29 (A, B), תאי סרטן ערמונית LNCaP (C, D) או תאי TE6 הוושט סרטן (E, F). שים לב לעקביות של הספרואידים בתוך הכנה, וגם הווריאציה בין שורות תאים - בפרט מצרפי LNCaP הרופפים בהשוואה לHT29 הצפוף יותר ותאי TE6. בר סולם מייצג 200 מיקרומטר.
פורמט microwell | |||
AggreWell 400 | AggreWell 40EX | AggreWell 800 | |
רוחב 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 לסנטימטר 2 | 625 | 625 | 156.25 |
Microwells בכל טוב | 1,200 | 4,700 | 300 |
תאי מינימום לmicrowell * | N / | N / | 2000 |
תאים מקסימלית לmicrowell * | 2,000 | 2,000 | 10,000 |
תאים מינימליים לכל טוב * | N / | N / | 6 x 10 5 |
תאים מרביים בכל טוב * | 2.4 x 10 6 | 9.4 x 10 6 | 3 x 10 6 |
1.1.1 - 70% אתנול (מיליליטר) נפח | 0.5 | 2.0 | 0.5 |
1.2.1 - שטיפת פתרון נפח (מיליליטר) | 0.5 | 2.0 | 0.5 |
3.2 - preload בינוני נפח (מיליליטר) | 0.4 | 1.6 | 0.4 |
3.5 - טעינה נייד נפח (מיליליטר) | 0.4 | 1.6 | 0.4 |
* מספרים של תאים לכל microwell הם רק קירוב כערך זה ישתנה עם הגודל של התאים הספציפיים המועסקים, וצריך להיקבע באופן אמפירי |
טבלת 1. AggreWell אפשרויות ושינויים בפרוטוקול.
הקמנו מערכת לפי מספר גדול של הספרואידים אחידים עלול להיווצר משורות תאים מרובות ממקורות שונים. יש לנו עדיין להיתקל בשורת תאים חסיד שאינו יוצר spheroids בתנאים אלה. יש לנו שנצפו קודם לכן אובדן תא באוכלוסיות מועדות לanoikis 5,8, עם זאת לתאריך הנפקה זו לא התעוררה עם קווי גידול. המערכת היא באופן שרירותי ניתן להרחבה עם שטח פנים, עם התנהגות עקבית על פני microwells ב24 גם בפורמט 6 היטב, כמו גם ביוריאקטורים אב טיפוס המכילים 50,000 microwells כל כיום בפיתוח.
צריך אליפטית אסימטריה להיות דאגה, זמן הדגירה בשלב 4.8 ניתן להעלות את שניים או שלושה ימים. Spheroids יכול להיות גם טופח במשך התקופה שלאחר חילוץ מmicrowells להגדיל את הסימטריה, אך במקרה זה יש להקפיד כדי לשמור על צפיפות התרבות נמוכה מספיק, כהספרואידים במגע עם אחד wi אחרll לעתים קרובות למזג לתוך מבנים גדולים יותר. מסיבה זו, יש לנו לשמור בעבר תרבויות בתוך microwells בי המצרפים נוצרו, עם המגבלה העיקרית להיות בגודל של אליפטית. זה בתורו הוא פונקציה של שיעור צמיחה והן בגודל ההתחלתי 8, ואם התרבות המורחבת בתוך צלחת microwell מתוכננת, זה צריך להיחשב מראש. אפשרויות כדי למנוע צמיחת יתר, אם יתרחשו, כוללות מתחילות גם עם הספרואידים קטנים יותר, או העסקת microwells הגדול יותר של צלחת AggreWell 800.
צריכים הספרואידים מצליחים להגדיל בעקביות לאורך זמן, סיבה אחת אפשרית עשויה להיות מוות של תאים. במיוחד באגרגטים גדולים יותר של תאים מאוד פעילים מטבולית, מגבלות תחבורה המוניות באספקת חמצן וחומרים מזינים חיוניים יכולות לגרום לליבת נימקי 2 - כך אליפטית שאינו מגובש עשוי להיות פשוט תוצאה של מות תאים מופרז. לחלופין, מדידות של cohe המכנישיאון של הספרואידים כבר שימש להערכת כוחות המחייבים בין תאית, במערכת יחסים לפוטנציאל גרורתי של קו תא נתון 13. יהיה מעניין לחקור את הקשר בין צורה אליפטית ופוטנציאל גרורתי, אולי באמצעות פרמטרים morphometric כגון עגלגלות והיקפית ליחס אזור.
בנוסף חוקר את התכונות מכאניות וmorphometric של הספרואידים, הרכבה במערכת microwell מאפשרת ייצור בקנה מידה גדולה של הספרואידים מעורב הרכב, בהיקף של שילובים של סוגי תאים מרובים ו / או חומרים ביולוגיים 6,7. האינטראקציות של תאים סרטניים עם תאים מסוגים אחרים הן חשובות למודל באופן הדוק יותר את התנהגותם של גידולי in vivo 14, ובכך שהוא עשוי להיות עניין של ליצור הספרואידים מתאי גידול בשילוב עם fibroblasts ותאי האנדותל, למשל. Microparticles של חומרים ביולוגיים שונים עלול גם להיות משולב, והוא יכול להשפיע SPHמאפייני eroid הן ישירות דרך האינטראקציות שלהם עם תאים 7,15, וגם כמאגרים לשחרור המבוקר של גורמי גדילה וציטוקינים לתוך הפנים של 16 אליפטית.
אם יש חשש לעקרות, לדוגמא כאשר עובדים עם צלחת microwell שבעבר השתמשו בכמה בארות, שייתכן שבילתה קצת זמן בחממה כחלק מניסוי קודם, הבארות ניתן resterilized עם אתנול 70% במים.
ברגע שהספרואידים נוצרו, הם יכולים גם להיות מופרדים מהתאים מאוגדים השיורי על ידי העברת ההשעיה מעל מסננת תא. תאים בודדים יעברו, ואילו הספרואידים יישמרו. אם אליפטית חשודה בשפיכת תאי פוטנציאל גרורתי במהלך התרבות, זה עשוי להיות רצוי לבצע פעולה זו מספר פעמים - תחילה להסרת תאים מאוגדים, ולאחר מכן לבודד purifieאוכלוסיות ד של התאים ניתנו הנחה על ידי הספרואידים.
ד"ר Ungrin אינטרס כלכלי בטכנולוגיה AggreWell כממציא.
עבודה זו מומנה על ידי אוניברסיטת קלגרי, במסגרת מענק חוקר חדש הזנק לד"ר 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