A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פרוטוקול זה מתאר תרבית משותפת של מגע ישיר עם גליומה-אסטרוציטים המשתמשת בהדפסת מיקרו-מגע על רב-שכבות פוליאלקטרוליטים (PEMs) כדי לדפוס תאי U87 או A172 GBM ואסטרוציטים ראשוניים.
גליובלסטומה מולטיפורמה (GBM) היא סרטן המוח הממאיר הנפוץ והקטלני ביותר. ישנם יותר מ-13,000 מקרים צפויים בארצות הברית בשנים 2020 ו-2021. גידולי GBM נובעים לרוב מאסטרוציטים ומאופיינים באופי הפולשני שלהם, ולעתים קרובות מגייסים רקמות בריאות לרקמת הגידול. הבנת התקשורת בין אסטרוציטים לתאי גליובלסטומה חיונית להבנה מולקולרית של התקדמות הגידול. פרוטוקול זה מדגים שיטת קו-תרבית חדשה לחקירת השפעות מתווכות מגע של אסטרוציטים על GBM תוך שימוש בהרכבה שכבה אחר שכבה ודפוס מונע כוח מיקרו-נימי. היתרונות כוללים סביבת תרבית תאים נטולת חלבון ובקרה מדויקת על האינטראקציה התאית המוכתבת על ידי ממדי התבנית. טכניקה זו מספקת פרוטוקול רב-תכליתי, חסכוני וניתן לשחזור לחיקוי אינטראקציה תאית בין גליומה לאסטרוציטים בגידולי גליומה. ניתן להשתמש במודל זה כדי להפריד בין שינויים בביולוגיה המולקולרית של GBM עקב מגע פיזי עם אסטרוציטים או עם תקשורת קופקטור מסיס ללא מגע.
גליובלסטומה מולטיפורמה (GBM) הוא סרטן המוח הפורה והקטלני ביותר בארצות הברית עם זמן הישרדות חציוני של כ-15חודשים. פחות מ-7% מחולי GBM שורדים יותר מ-5 שנים לאחר האבחנה 1,2. ב-10 שנים, הנתון הזה יורד לפחות מ-1%1,2. למרות שסוגי סרטן אחרים השיגו שיפורים ניכרים בהישרדות בעשורים האחרונים, הצלחתם של חולי GBM נופלת. כדי לפתח התערבויות טיפוליות מוצלחות, יש להשתמש במודל מתאים באתרו כדי לפתח הבנה מעמיקה יותר של הביולוגיה של גידול GBM. הבנה זו חיונית לשיפור התוצאות הקליניות עבור חולי GBM.
המוח מכיל מגוון גדול של סוגי תאים שכל אחד מהם ממלא נישות ספציפיות כדי לקדם את תפקוד האורגניזם והישרדותו. בנוסף לתאי עצב, ישנם מגוון תאי גליה, כולל אסטרוציטים, אוליגודנדרוציטים ומיקרוגליה. אסטרוציטים, במיוחד, היו מעורבים בצמיחה ופלישה של גידול GBM באמצעות הפרשת גורמים מסיסים פרו-נדידה3. יתר על כן, ישנם כמה דיווחים שמגע פיזי הוא הכוח המניע של נדידת תאי גליומה בתיווך אסטרוציטיםופלישה 4,5. עם זאת, הבסיס המולקולרי המניע את השינוי הזה נותר ברובו לא ידוע.
על מנת לחקור את ההשפעות המתווכות במגע של אסטרוציטים על צמיחת הגידול, פרוטוקול זה מדווח על פיתוח שיטה ניתנת לשחזור ונטולת חלבון לדפוס תאים במבחנה. בשיטה זו, רב-שכבות פוליאלקטרוליטים (PEMs) מורכבות באופן שיטתי ליצירת משטח אחיד נטול חלבון. PEMs בנויים באמצעות מערכת פוליקיון-פוליאניון הכוללת פולי (דיאלמתילאמוניום כלוריד) (PDAC) ופולי סולפונטי (סטרן) (SPS), בהתאמה. פולימרים אלה נבחרו על סמך מחקרים קודמים שדיווחו על הצמדה מועדפת של תאים ל-SPS על פני PDAC 6,7,8,9,10. על משטחי PEM אלה, פרוטוקול זה משתמש בליתוגרפיה של כוח מיקרו-נימי כדי להנדס מודלים של תרבית משותפת של אסטרוציטים ראשוניים ותאי GBM.
הטכניקות המוצגות כאן מאפשרות הנדסה מדויקת של אינטראקציות תא-תא ספציפיות באמצעות בקרה על דפוסי פני השטח, ובכך תומכות בחקירה הניתנת לשחזור של תקשורת סלולרית. יתר על כן, המשטח הביומימטי הטמון בפלטפורמה זו מאפשר לחקור תקשורת ישירה בין תא לתא שהיא חיונית להעמקת ההבנה המכאניסטית של התקשורת בין סוגי תאים שונים. מעבר לכך, השיטה זולה ומעניקה יתרון משמעותי לביצוע מחקרי מבחנה לחקר התקשורת התאית. באופן ספציפי, פרוטוקול זה מנצל התקשרות דיפרנציאלית של GBM ב-SPS (-) על PDAC (+) כדי ליצור תרביות משותפות דפוסיות של קווי תאי GBM ואסטרוציטים ראשוניים.
מחקר זה בוצע בהתאם להמלצות במדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה של המכונים הלאומיים לבריאות. הפרוטוקול אושר על ידי הוועדה לאתיקה של ניסויים בבעלי חיים של אוניברסיטת נברסקה-לינקולן (מזהה פרויקט: 1046). אסטרוציטים ראשוניים הוכנו מגורי חולדות Sprague-Dawley בני 1-3 ימים בהתאם לפרוטוקול IACUC 1046 של UNL ובהתאם לפרוטוקול עם שינויים קלים 7,11.
1. הכנות
2. יציקת חותמת פולידימתילסילוקסן (PDMS).
3. בניית פוליאלקטרוליטים רב שכבתיים (PEMs)
הערה: פרוטוקול זה מתאר ציפוי פלזמה עם מיכל חמצן בלחץ מחובר ואביזר ערבוב גז (ראה טבלת חומרים). כל שיטה לניקוי פלזמה שווה של משטח הפוליסטירן של תרבית הרקמה (TCPS) מתאימה. ייתכן שיהיה צורך לבצע אופטימיזציה של הזמן והעוצמה על ידי המשתמש בעת שימוש בשיטת ניקוי פלזמה אחרת.
4. דפוס PEM באמצעות מיקרו-דפוס בנימים
5. הדמיית דפוסים מוטבעים עם carboxyfluorescein (CFSE)
הערה: בצע הליך זה כדי לדמיין דפוסים מוטבעים או דלג על שלב זה ובמקום זאת הכן תבניות לתרבית תאים. ברגע שהתבניות מוכתמות, לא ניתן להשתמש בהן לתרבית תאים. לאחר שנרכש ביטחון מספיק בהטבעה, ניתן להשתמש בתבניות לתרבית תאים. קרבוקסיפלואורסצאין רגיש לאור. כתמים והובלה בחושך.
6. צביעה וזריעה של תאי גליובלסטומה עם קרבוקסיפלואורסצאין
הערה: יש לבצע את כל עבודות תרבית התאים בארון בטיחות ביולוגית Class II מתאים.
7. צביעה וזריעה של אסטרוציטים ראשוניים עם PKH26
הערה: יש לבצע את כל עבודת תרבית התאים בארון בטיחות ביולוגית Class II מתאים.
8. הדמיה פלואורסצנטית של מונו-תרבית מעוצבת וקו-תרבית
הפרוטוקול כאן מתאר את ההנדסה של תרבית משותפת בתבנית מגע ישיר של תאי גליומה ואסטרוציטים. פלטפורמה זו מספקת מודל רב-תאי ביומימטי לחקר תפקידו של מגע ישיר בתקשורת בין אסטרוציטים לתאי גליומה בהתקדמות גליובלסטומה מולטיפורמה (GBM). איור 1 מספק סכימה של שינוי פני ?...
צעדים קריטיים להבטחת הרכבה מוצלחת של קו-תרבית דפוסית הניתנת לשחזור כוללים: 1) דפוס מוצלח של פני השטח על ידי מיקרו-יציקה בנימים, 2) שטיפה מוצלחת של תאים מוכתמים, ו-3) ניתוח התרבות המשותפת בחלון "התרבית הבוגרת". ראשית, שכפול מוצלח של דפוסים עם מיקרו-יציקה בנימים הוא קריטי לשחזו?...
המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים.
עבודה זו נתמכה, כולה או חלקה, על ידי מענקי NIH 1R01AA027189-01A1 (ל-S.K.), P20 GM104320 (למענק פיילוט של מרכז נברסקה למניעת מחלות השמנת יתר ל-S.K.), P20 GM113126 (למרכז נברסקה לתקשורת ביו-מולקולרית משולבת - מוביל פרויקט S.K.); מענק זרעים ביו-רפואיים של משרד המחקר והפיתוח של UNL ומענק יוזמת המחקר של נברסקה (ל-S.K.). ק.מ.ס. מומן באמצעות T32GM107001, מענק הכשרה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.25% Trypsin-EDTA | Fisher Scientific | 25200056 | |
15 ml Nunc Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 12-565-268 | |
5(6)-Carboxyfluorescein diacetate N-succinimidyl ester | Millipore Sigma | Cat#21888 | |
50 ml Nunc Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 12-565-270 | |
A172-MG GBM cell line | ATCC | CRL-1620 | |
Bright-Line Hemacytometer | Sigma | Z359629 | Or other suitable cell counting device |
Cell Incubator | N/A | N/A | |
Cooled tabletop centrifuge for 15 mL tubes | N/A | N/A | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | MP Biomedicals | ICN 1033120 | |
Expanded Plasma Cleaner | Plasma Harrick | PDC-001-HP | With attached pressurized oxygen tank and PlasmaFlo Gas Mixer (PDC-FMG) accessory |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11550H | |
Fluorosilane | Sigma Aldrich | 667420 | Full chemical name: 1H,1H,2H,2H-Perfluorooctyltriethoxysilane |
Inverted Tabletop Microscope | N/A | N/A | Microscope capable of fluorescent imaging with λex = 551 nm; λem 567 nm [e.g. Rhodamine filter] (PKH26 dye) and λex 492 nm; λem 517 nm [e.g. interference blue filter (IB)] (CFSE dye) |
NaCl | Sigma Aldrich | S7653 | |
NaOH | Sigma Aldrich | 567530 | |
Penicillin-Streptomicen | Fisher Scientific | 15140122 | |
PKH26 Red Fluorescent Cell Linker Mini Kit | Millipore Sigma | Cat#MINI26-1KT | |
Poly(diallyldimethylammonium chloride) solution (PDAC) | Sigma Aldrich | 409014 | 20 wt. % in H2O |
Poly(sodium 4-styrenesulfonate) (SPS) | Sigma Aldrich | 243051 | average MW ~70,000 |
Primary Astrocytes, isolated from Srague Dawley rats | Charles River | Crl:SD | Rats from Charles River; Lab isolated Cells |
Scalpel | N/A | N/A | |
Sodium bicarbonate | Sigma Aldrich | S5761 | |
Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit | Dow Chemical | Cat#2646340 | |
Trypan Blue Stain | Fisher Scientific | 15-250-061 | |
TryplE | Fisher Scientific | Gibco TrypLE | |
U87-MG GBM cell line | ATCC | HTB-14 | |
Vacuum Desiccator | N/A | N/A |
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