Gli autori non hanno nulla da rivelare.

1. clonogenica <ol><li> Preparare una singola sospensioni di cellule di linee cellulari di cancro al seno estrogeno-dipendenti MCF-7 e T47D cellule utilizzando la procedura descritta di seguito <ol><li> Aspirare il mezzo di coltura (DMEM / 10% di calore inattivato siero fetale bovino / glutammina e pen / strep) da un tessuto piatto le colture 10 cm, non confluenti superiore al 50% con MCF-7 o cellule T-47D. Risciacquare con PBS. Incubare con tripsina / EDTA 0,25% 2,21 mM disciolto in DMEM alto glucosio a 37 ° C per 1-4 min. </li><li> Controllare cellule a intervalli di 1 minuto sotto un microscopio a contrasto di fase per garantire una distribuzione singola cellula. Risospendere le cellule con una pipetta 2 ml pipettando su e giù parecchie volte per interrompere il contatto cellula-cellula per ottenere un, lo stato della cella singola quasi invariabile. </li><li> Continuare a incubare cellule in tripsina a 37 ° C per un massimo di 4 minuti se si osserva grumi di cellule dopo soli 2 minuti di incubazione. Non utilizzare queste cellule per studi clonogeniche se rimangono aderenti alla postaach altro dopo 4 minuti di tripsinizzazione perché sarà introdotto errore nella resa numero di colonia. NOTA: Se le cellule sono raggruppate, il numero di colonie formate rifletterà il prodotto di un minor numero di cellule rispetto al numero incubata. Se le cellule sono eccessivamente tripsinizzate, il loro potenziale clonogenico può essere ridotta. </li><li> Preparare una sospensione di cellule singole di 1500 cellule / ml terreno di coltura per 24 pozzetti, o meno, (+ 500 cellule / ml, a seconda del tipo di cellula o numero di passaggio), per diluizioni seriali in un tubo master contenente l&#39;intero volume necessario per tutte le variabili nell&#39;esperimento. NOTA: L&#39;obiettivo è una densità cellulare finale di 800 cellule / cm 2 (gamma di circa 500 a 1.100 cellule / cm 2). L&#39;obiettivo è di produrre circa 100 + 50 colonie, che permette relativamente facile conteggio, impedisce affollamento e permette colonie sufficienti per portare a differenze statistiche significative quando le colonie sono aumentati o diminuiti di perturba sperimentalezioni. </li></ol></li><li> Incubare le cellule a clonogenica densità con procedura descritta di seguito <ol><li> Incubare le cellule in pozzetti quadruplice su 24 piastre fibronectina rivestite pozzetti ad una densità di 1.500 clonogenica cellule / pozzetto da un master singolo tubo sospensione cellulare di 1500 cellule / ml. Triturare il terreno contenente celle con una pipetta da 5 ml mediante l&#39;elaborazione di 3 ml e l&#39;erogazione di 1 ml di mezzo in ognuna delle 2 pozzi. NOTA: fibronectina rivestite piastre devono essere acquistati già rivestito da un fornitore commerciale. Piastre rivestimento esterno di una qualità controllata, risultati processo automatizzato in una superficie irregolare inadatto per questo dosaggio. </li><li> Mescolare la sospensione pipettando su e giù con una pipetta da 5 ml, elabora 3 ml di sospensione cellulare e riempire 2 pozzi con 1 ml ciascuno. Riempire solo 2 pozzetti alla volta da una pipetta. Restituisce il volume rimanente nella pipetta alla sospensione cellulare nel tubo principale, risospendere le cellule ancora pipettando su e giù e redige un altro 3 ml per riempire altri 2 wells con 1 ml ciascuno. NOTA: La continua miscelazione del tubo principale è necessario perché le cellule saranno continuamente sedimentare. Elaborazione di volume sufficiente per riempire solo 2 pozzetti è necessario aggiungere il numero di cellule simili a ciascun pozzetto perché cellule sedimentare nella pipetta pure. </li><li> Lavorare rapidamente per distribuire i grandi volumi di cellule perché le cellule che consentono di sedersi in sospensione a temperatura ambiente e la concentrazione di CO 2 si modula loro clonogeniche potenziali (osservazioni non pubblicate). </li><li> Ottimizzare la distribuzione spaziale delle cellule durante l&#39;atto della loro pipettando nei pozzetti per saggi colonia. Farlo lentamente pipettando la sospensione contenente la concentrazione cellulare finale nel mezzo del pozzo. Non sottoporre il piatto per favorire il movimento prima di cellule si depositano sul fondo. Non agitare la piastra perché miscelazione circolare efficacemente centrifugare le cellule al perimetro delle ben creando alte densità di cellulari e colonie confluenti innumerevoli a 6 giorni. NOTA: Non mescolare se non necessario in quanto questo è meno desiderabile di alcuna miscelazione a tutti dopo l&#39;introduzione del volume con le cellule in sospensione. Se è necessario miscelare cellule, farlo spostando la piastra posteriore e indietro in direzioni perpendicolari mentre poggia su una superficie piana. </li><li> Incubare le cellule a 37 ° C 5% di CO 2 senza cambiamento dei media per 6 giorni. Il piccolo numero di cellule in un pozzo dopo 6 giorni non influisce significativamente la composizione nutritiva o citochina né il pH del mezzo originale. </li><li> Progettare il decorso del test nel modo seguente: incubare celle su fibronectina rivestite substrati del giorno 1. Sostituire medio esistente con 1 ml di media fresco o mezzo fresco contenente 10 ng / ml il giorno 0. cellule macchia il giorno 6, come di seguito 2 FGF- in 1.4). Condurre eventuali perturbazioni sperimentali il giorno 3, come di seguito al punto 1.3). </li></ol></li><li> Perturbazioni set up sperimentale di molecolare di segnalazione o di Adesione Molecole <ol><li> Il giorno 3, aggiungere 10056; l di una soluzione contenente 10 volte della concentrazione finale previsto dell&#39;agente perturbante al mezzo 1 ml nei pozzetti. Non mescolare. Continuare ad incubare le cellule a 37 ° C, 5% CO 2 per altri 3 giorni. NOTA: Agenti perturbante può includere una varietà di inibitori e agenti di blocco delle molecole di adesione, recettori o altre proteine ​​di superficie, gli inibitori di vie intracellulari di segnalazione, molecole, fattori, cofattori o proteine ​​strutturali, che possono svolgere un ruolo nel sostenere lo stato dormiente. </li><li> Colonie Stain il giorno 6, come segue. </li></ol></li><li> Colonie Stain <ol><li> Cellule Macchia dopo 6 giorni in coltura con un fresco 0,1% viola cristallo nel 2% di etanolo / 10 mM borato di sodio (pH 9,0) soluzione. Aspirare e aggiungere la soluzione al cristalvioletto uno ml a ciascun pozzetto per 20 min. </li><li> Lavare le piastre immergendole con le aperture e rivolti verso il basso con un angolo acuto in un secchio di ghiaccio traboccante di rubinetto in esecuzione continuadell&#39;acqua nel lavandino. Inclinare la piastra per un angolo orizzontale, una volta sott&#39;acqua, bene l&#39;apertura verso il basso, e poi inclinare indietro ad angolo acuto quando si toglie in un unico movimento fluido delicato. </li><li> Ripetere l&#39;immersione 2 o 3 volte fino a quando l&#39;acqua sul fondo dei pozzetti non è blu. Lavaggi vigorosi possono rimuovere le cellule o colonie che sono meno aderente causa di intervento sperimentale, che aumenta notevolmente l&#39;errore nel conteggio e dati. </li><li> Lastre secche durante la notte mettendo a testa in giù sul asciugamani sul banco accanto ai loro corrispondenti coperture etichettati. </li></ol></li><li> Conta Colonie <ol><li> Contare il numero di crescita e dormienti colonie in ogni bene dopo 6 giorni di incubazione, colorazione e asciugatura. Contare le colonie in modo ottimale a 40X con lo zoom in un microscopio a contrasto di fase invertito. Contare colonie di&gt; 30 cellule come cresce e colonie di 12 o meno celle, con l&#39;aspetto morfologico di dimensioni molto grandi rispetto alle cellule in crescita, grande Expacitoplasma nded con ampio citoplasma al nucleo rapporti, mostrati in figura 1 7,15. NOTA: Gruppi di 13-29 cellule non sono normalmente considerati come non sono molto frequenti nei saggi di dormienza semplici. Essi possono essere conteggiati se perturbazioni spostano il potenziale di crescita sia cellule in crescita o dormienti. Questi risultati saranno poi bisogno di essere correlato con significato biologico. </li></ol></li></ol> 2. clonogenica Incubazione per immunofluorescenza Studies <ol><li> Regolare il numero di cellule a circa 7,500-8,000 cellule / pozzetto in 6 pozzetti, per corrispondere alla cella i numeri / superficie analoga a 24 esperimenti così. </li><li> Posizionare un giro, sterile, fibronectina rivestite fodera in ogni base ben di 6 piatti e per studi di imaging prima dell&#39;aggiunta delle cellule. Cellule Pipettare in 3 ml di volume in ciascun pozzetto 2 pozzetti alla volta a concentrazioni delineati, come descritto per gli esperimenti clonogeniche sopra in 1.2). </li><li> Incubare le celluleper 6 giorni, come sopra in 1.2.4 e 1.2.5. Aggiungere fattori perturbanti il ​​giorno 3 a 10x concentrazioni in 300 volumi microlitri, come descritto nelle procedure di saggio colonia in 1.3). </li><li> Cellule Stain il giorno 6 con anticorpi per cellulare molecole di adesione come integrine α4, α5, α6, β1, β3, per esempio, di adesione focale molecole complesse FAK, paxillina e vinculina, per esempio, proteine ​​coinvolte nella motilità quali α-tubulina, per esempio, di segnalazione membri pathway come fosfo-Akt, fosfo-ERK, fosfo-p38, fosfo-JNK, per esempio, o qualsiasi altra proteina che è la destinazione di ricerca per il suo ruolo in dormienza, utilizzando tecniche standard per la diretta o indiretta immunofluorescenza. <ol><li> Rimuovere i vetrini con una pinza giorno 6. Fissare in acetone / metanolo 1: 1 a -20 ° C per 20 min e aria secca. Un fissativo alternativa, ad esempio paraformaldeide, possono essere utilizzati, se necessario. Cellule permeabilize con 0,1% Triton X-100, 0,1% di citrato di sodio per 2 min fo il rilevamento di antigeni intracellulari. Lavare le cellule con PBS. </li><li> Per la colorazione immunofluorecence indiretta, scivoli blocco per 1 ora a temperatura ambiente con il 5% BSA o con 10% di siero preimmune dalla specie in cui si genera l&#39;anticorpo secondario. </li><li> Incubare per una notte a 4 ° C con anticorpi primari a cellula molecole di adesione, molecole complesse focali, segnalando membri pathway o qualsiasi altra proteina che è l&#39;obiettivo di ricerca per il suo ruolo in dormienza diluito per diluizioni specifiche consigliate dal produttore in PBS 0,1% TRITON X -100. </li><li> Lavare 3 volte con PBS. Incubare coprioggetto con anticorpi fluoroforo-coniugato a temperatura ambiente per 2 ore. Come esempio, Alexa Fluor 488 asino anti-topo IgG anticorpo può essere utilizzato per rilevare anticorpi primari monoclonali murini. Mount coprioggetto lato della cella verso il basso su vetrini utilizzando un agente antifade con Dapi. Sigillare i perimetri con smalto. </li><li> Per immunofluorescenza diretta, effettuare la BSAil blocco di cui sopra al punto 2.4.2), incubare con anticorpo primario fluoroforo coniugato notte a 4 ° C. Lavare 3 volte con PBS. Incubare i vetrini con un agente antifade e Dapi e sigillare con smalto. </li><li> Vassoi diapositive Coprire con un foglio di alluminio e conservare a 4 ° C per l&#39;imaging e la fotografia in qualsiasi momento fino a diverse settimane più tardi. Visualizzare e fotografia cellule utilizzando qualsiasi sistema di imaging microscopici fluorescenza dotato di una fotocamera a 1,000x ingrandimenti. </li><li> Per fibrillare actina colorazione, i vetrini blocco in 1% di albumina di siero bovino (BSA) per 30 min e incubare in BODIPY FL-Phallacidin (verde) o Rodamina phalloidin (rosso) a temperatura ambiente per 20 min. Aggiungi un agente antifade e sigillare come sopra. </li></ol></li></ol> 3. clonogenica incubazione per studi molecolari <ol><li> Western Blot <ol><li> Incubare ER + di cancro al seno cellule MCF-7 o T47D a densità clonogenici di 20.000 cellule / 60 mm Piastra e 50.000 cellule mm piastra / 100 su fibronecstagnato piastre a 37 ° C in 5% CO 2. </li><li> Incubare le cellule a densità leggermente superiori di 75.000 cellule / 100 millimetri piatto per studi molecolari richiedono quantità mg per le proteine ​​da lisati. Usa fino a dieci targhe per punto sperimentale per raccogliere sufficienti proteine ​​per studi molecolari con macchie occidentali o per l&#39;isolamento di RNA per Northern blot. </li><li> Numero delle cellule in gel a base di carico è un complemento necessario per confrontare l&#39;espressione della proteina in cellule di crescita e dormienti molto diverse dimensioni. Raccogliere le cellule per trypsinizing e contare una aliquota in un emocitometro nello 0,2% Trypan Blue per la preparazione di lisati per Western blot invece di raschiare via le cellule con una sola lama bordo. </li><li> Cellule centrifuga a 10.000 xg per 2 minuti, togliere i media per aspirazione, aggiungere 200 microlitri tampone di lisi, sonicazione le cellule in tampone di lisi e determinare la concentrazione di proteine. </li><li> Calcolare la quantità di proteina per cellula dividendo la resa di proteine ​​per il numero di celluleche hanno generato tale importo. Caricare il lisato in ogni pozzetto di gel di poliacrilammide separati che rappresenta sia) quantità equivalenti di proteine ​​e b) le quantità di proteine ​​che rappresentano il numero di cellule equivalenti. Almeno 25 ug di proteine ​​deve essere caricato in ciascun pozzetto. NOTA: Questo permetterà il confronto tra crescita e dormienti cellule, che sono significativamente differenti in termini di dimensioni e di proteine ​​(Figura 1). </li></ol></li><li> Citometria A Flusso <ol><li> Raccogliere le cellule da 100 lastre mm da tripsinizzazione, come in 3.1 e analizzare con la fluorescenza delle cellule attivi standard (FACS) i protocolli utilizzando primaria o secondaria colorazione immunofluorescenza per antigeni intracellulari o extracellulari, come indicato in 2.4. NOTA: Rimozione cellule da piastre di coltura tissutale mediante tripsinizzazione non influenza la concentrazione di proteine ​​di membrana come determinato mediante etichettatura anticorpo. </li></ol></li></ol>

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Cellular Physiology. 177, 411-425 (1998).</li><li>Brunner, G., Gabrilove, J., Rifkin, D. B., Wilson, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phospholipase+C+release+of+basic+fibroblast+growth+factor+from+human+bone+marrow+cultures+as+a+biologically+active+complex+with+a+phosphatidylinositol-anchored+heparan+sulfate+proteoglycan.">Phospholipase C release of basic fibroblast growth factor from human bone marrow cultures as a biologically active complex with a phosphatidylinositol-anchored heparan sulfate proteoglycan.</a> J Cell Biol. 114 (6), 1275-1283 (1991).</li><li>Wilson, E. L., Rifkin, D. B., Kelly, F., Hannocks, M. J., Gabrilove, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Basic+fibroblast+growth+factor+stimulates+myelopoiesis+in+long-term+human+bone+marrow+cultures.">Basic fibroblast growth factor stimulates myelopoiesis in long-term human bone marrow cultures.</a> Blood. 77 (5), 954-960 (1991).</li><li>Gupta, P., McCarthy, J. B., Verfaillie, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stromal+fibroblast+heparan+sulfate+is+required+for+cytokine-mediated+ex+vivo+maintenance+of+human+long-term+culture-initiating+cells.">Stromal fibroblast heparan sulfate is required for cytokine-mediated ex vivo maintenance of human long-term culture-initiating cells.</a> Blood. 87 (8), 3229-3236 (1996).</li><li>Chatterjee, M., van Golen, K. 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Supportato dal Dipartimento della Difesa Grants DAMD17-01-C-0343 e DAMD17-03-1-0524, la Commissione di Stato del New Jersey su Cancer Research 02-1140-CCR-E0 e Ruth Estrin Goldberg Memorial per la Ricerca sul Cancro (RW)

Il nostro modello è composto da diversi elementi chiave della dormienza nel midollo osseo. Consiste di estrogeni cellule sensibili, che sono del tipo destinato a rimanere sospeso nel osseo per prolungati periodi 10, si compone di fibronectina, un elemento strutturale chiave del midollo, FGF-2, un fattore di crescita abbondantemente sintetizzato dal stroma del midollo osseo e pesantemente depositato nella matrice extracellulare del midollo osseo 31,32 e l&#39;incubazione delle cellule con densità del clonogenica dove le loro interazioni sono principalmente con il substrato. Mentre il midollo microambiente osseo è molto più complesso, questo semplice sistema può essere costruito con complessità tanto aggiunto come necessario per chiedere specifiche domande meccanicistici. Il modello può essere utilizzato per confrontare in sospeso con crescente cellule in vari modi, tra cui cellulari tecniche biologiche, tecniche molecolari e nelle tecniche vivo. Fenotipi cellulari possono essere analizzati da ri-clonazione, la motilitàe l&#39;invasione studia 35, tumore non aderente avviando formazione spherule 36 o da studi funzionali per l&#39;interazione con il microambiente utilizzando anticorpi bloccanti specifici o peptidi 7. L&#39;uscita principale del clonogenica è un conteggio numerico colonie, in crescita o dormiente, che si traduce al potenziale clonogenico crescente o dormienti delle cellule. Come descritto in precedenza, un gran numero di variabili hanno il potenziale di pregiudicare questo risultato, ognuno dei quali deve essere controllata come rigorosamente possibile per ottenere risultati riproducibili. Questi includono la fonte di cellule, numero complessivo di passaggio, tecnica crioconservazione e la qualità delle colture cellulari che erano crioconservati, il numero di passaggi da scongelamento, la confluenza di culture da cui sono state ottenute le preparazioni cellulari singoli, la fonte e la qualità del siero fetale di vitello, le durate di tripsinizzazione e loro riproducibilità, la duratadi cellule lasciati a temperatura ambiente, la destrezza di pipettaggio numero di cellule equivalenti in ogni pozzetto, la destrezza o distribuendo uniformemente le celle su tutta la superficie di un pozzo, il numero di volte che una piastra viene rimosso dal termostato per l&#39;osservazione, tra decine di altri. Oltre a rappresentare controlli di qualità di coltura tissutale generalmente accettati, queste variabili influenzano il potenziale clonogenico dormiente da esperimento a esperimento. La variabilità intra-sperimentale è in genere inferiore a 8-10%, tuttavia, causando variazioni percentuali da esperimento a esperimento che sono altamente riproducibili. Tipicamente, la varianza dei dati comincia a diminuire con una correlazione diretta di maggiore esperienza sperimentatore con il sistema e il tempo trascorso conducendo questo test. L&#39;espressione genica in cellule dormienti e crescita può essere valutata mediante RT PCR, Northern blot, Western Blot, immunoprecipitazione / Western e funzionale complesso precipitazione / Western, Immunofluorescenza o immunoistochimica, multiplexing per microfluidica, spettroscopia Raman, citometria a flusso e altre tecniche. Queste tecniche possono essere utilizzate per determinare il ruolo dei recettori specifici, altre proteine ​​di membrana, percorsi di segnalazione, fattori di trascrizione, modificatori degli istoni, organelli e proteine ​​mitocondriali, vie metaboliche e utilizzo di energia, la tensione e la forza e l&#39;interazione con il microambiente in innumerevoli modi sul ruolo della dormienza. I nostri studi precedenti hanno dimostrato un ruolo significativo per le vie di PI3K nella sopravvivenza di cloni dormienti 7, nonché nel mantenimento del fenotipo dormiente con la distribuzione epiteliale di actina corticale 15. Abbiamo inoltre dimostrato che RhoA specificamente, deve essere inibita in modo che il fenotipo dormiente da attivare. Questo è in contrasto con i dati presentati qui, dove l&#39;inattivazione della famiglia Rho con pan-inibitori diminuisce sopravvivenza di cloni dormienti. Tle sue sottolineature il pericolo di usare inibitori chimici per sezionare i meccanismi e la necessità per l&#39;utilizzo di approcci genetici per inibire o attivare specifici percorsi. A tal fine, il metodo si presta alla manipolazione genetica delle cellule, mediante trasfezione permanente o trasduzione o trasfezione transiente 15, siRNA o nanoparticelle. Dal momento che il test è di 6 giorni di durata, l&#39;espressione genica transitoria o interferenza con esso si tradurrà in significativi effetti fenotipici in sei giorni che possono essere misurati. Riconoscendo il suo potenziale per lo studio dei meccanismi di entrare, così come l&#39;uscita di dormienza, stiamo studiando i meccanismi di queste cellule di sfuggire dormienza. Durante l&#39;immissione dormienza è poco conosciuta, la comprensione dei meccanismi che regolano l&#39;uscita dallo stato latente è ancora più sfuggente. Abbiamo riportato osservazioni preliminari che le risposte infiammatorie di stroma danneggiato può contribuire al risveglio di dorMant cellule MCF-7 con questo modello 37. Il modello può essere applicato a T-47 cellule così, un&#39;altra linea di cellule di cancro al seno ER +. Mentre le cellule ER- non diventano dormienti in risposta alla FGF-2, può essere possibile adattare la metodologia ad altri tipi di cellule di cancro con diversi agenti di differenziazione nelle indagini future. Pur essendo una tecnica molto utile per identificare meccanismo chiave coinvolti in dormienza, rimane un modello in vitro. Tuttavia, le cellule che hanno subito dormienza o manipolazioni in vitro possono essere testati per tumore xenotrapianto capacità di formatura. Il principale vantaggio potenziale del sistema, tuttavia, è l&#39;identificazione di meccanismi che consentano lo sviluppo di una ipotesi che può essere testato in modelli dormienza altamente complessi in vivo.

Le cellule tumorali del seno metastatizzano al midollo osseo prima che la malattia è rilevabile 1, non appena i piccoli tumori si sviluppano vasi sanguigni 2,3. Il processo metastatico è rapido ma inefficiente. Le cellule entrano i nuovi vasi sanguigni rapidamente a milioni al giorno 4 ma pochi sopravvivono il viaggio in organi distanti 5. Tuttavia, alcuni sopravvivono micrometastasi nel midollo e può essere trovato come cellule singole o piccoli grumi di cellule in aspirati di midollo osseo da pazienti di nuova diagnosi 1. Queste cellule resistono chemioterapia adiuvante, che viene somministrato per lo scopo di eliminarli 6. Questa resistenza è dotato, sostanzialmente, dalla sopravvivenza segnalazione avviata da interazioni con il midollo microambiente osseo 7,8. Micrometastasi possono essere trovati in circa un terzo delle donne con carcinoma mammario localizzato e rappresentano un indicatore indipendente di sopravvivenza quando analizzato da analisi univariata 9. Alcuni micrometastases sono la crescita iniziata, ma i modelli di ricorrenza dipendono dal tipo di cellulare. I pazienti con carcinoma mammario triplo negativo tendono a ripresentarsi tra 1 a 4 anni, suggerendo scarso controllo sullo stato dormiente. Altri tipi di cellule, tra cui ER / PR + cellule, possono rimanere dormienti per un massimo di 20 anni, con un costante, continuo tasso di recidiva 10. Mentre le differenze di dormienza firme espressione genica tra ER- linee di cellule del seno e tumori ER + e riflettono diversi potenziali dormienza 11, le interazioni con il midollo osseo stroma probabilmente rappresentano un contributo significativo alla dormienza. Lo studio di dormienza in vivo è estremamente difficile perché micrometastasi sono rari e vengono oltrepassati dalle cellule ematopoietiche di oltre 10 6 -fold. Quindi, i modelli interessati devono essere generati che forniscono dati in vitro che possono suggerire meccanismi e generare ipotesi verificabili in vivo. Un certo numero di modelli dormienza, compreso mathemodelli matico 12,13, modelli in vitro 7,8,14,15, modelli in vivo di xenotrapianto 16, combinazioni di in vitro e modelli di xenotrapianto 17,18 e tumorali e metastasi spontanee modelli 19, hanno dato qualche informazione in dormienza cellula tumorale 20 . Ognuno di questi modelli hanno i loro limiti e sono di se stessi in primo luogo utile per generare ipotesi per quanto riguarda la segnalazione molecolare e interazioni che governano dormienza da testare in modelli più biologicamente rilevanti. Con l&#39;obiettivo generale di definire i meccanismi molecolari di dormienza, le interazioni con il microambiente che si traduce in arresto del ciclo, ridifferenziazione e resistenza terapeutica e dei meccanismi che provocano recidiva + cellule ER, abbiamo sviluppato un modello in vitro che fornisce selezionato elementi rilevanti del stromale microambiente 7. Questo modello, mentre relativamente scarsa nella sua componenti, è sufficientemente robusto per permettere agli investigatori di ricavare i meccanismi molecolari specifici che influenzano le funzioni significative di dormienza. Questi esperimenti generano ipotesi che possono essere testati direttamente in vivo. Il modello si basa su alcuni elementi chiave che abbiamo dimostrato di essere rilevanti in dormienza. Essi comprendono l&#39;uso di cellule di carcinoma mammario estrogeno-dipendenti, coltura di cellule ad una densità clonogenico dove loro interazione è principalmente con il substrato e componenti solubili del mezzo, un substrato fibronectina e la presenza del fattore di crescita basico dei fibroblasti (FGF-2) nel mezzo. Abbiamo caratterizzato i meccanismi che regolano il sistema in vitro, compresa l&#39;induzione di arresto del ciclo cellulare da FGF-2 21, mediata attraverso TGFβ 22, la sopravvivenza di segnalazione attraverso PI3 chinasi e ERK 7,8 8 e differenziazione morfogenica ad un fenotipo epiteliale, che dipendeva inattivazione RhoA, integrina45; 5β1 upregulation e legatura dei stromale fibronectina per la sopravvivenza 7,15 (Figura 1). Gli effetti in vitro del ciclo cellulare di FGF-2 in cellule MCF-7 cominciano a concentrazioni almeno un log inferiore a 10 ng / ml 21,23. Il razionale era basato sul controllo temporale del FGF-2 governa mammaria morfogenesi duttale, espansione ciclica e recessione in un certo numero di sistemi di mammifero 24-27. Abbiamo dimostrato che FGF-2 induce la differenziazione, tra cui morfogenesi duttale in coltura 3D 28, e che l&#39;espressione di FGF-2 sono generalmente perso con trasformazione maligna dei tumori umani 29. L&#39;espressione di FGR1 rimasto intatto nei carcinomi mammari intervistati 29 e MCF-7 cellule continuare ad esprimere tutte le 4 recettori FGF 30. Nel contesto di dormienza, FGF-2 è esportato da e pesantemente depositato sul midollo osseo stroma 31,32 dove funziona nella conservazione di cellule staminali ematopoietiche 33. Noi demonstrated che FGF-2 induce uno stato dormiente in ER + di cancro al seno cellule coltivate su substrati di fibronectina, anche abbondanti nel midollo, dove induce la differenziazione morfogenica 7. Nel modello, le cellule del cancro al seno sono la crescita inibita, inattivare Rho A attraverso la RhoGap GRAF, ridifferenziare ad un fenotipo epiteliale e ri-express integrine α5β1 lost con la progressione maligna. Si legano fibronectina attraverso l&#39;integrina α5β1 e attivano la sopravvivenza segnalando che rendono resistenti alla terapia citotossica 7,8,15 (Figura 1). L&#39;inibizione della Rho GTPasi classe è stato dimostrato in precedenza per indurre un fenotipo dormiente 34. Qui ci illustrerà le procedure specifiche che permetteranno ai ricercatori di stabilire il modello e studiare i meccanismi molecolari e cellulari specifiche che disciplinano dormienza di cellule ER + di cancro al seno. Negli esperimenti qui presentati per illustrare l&#39;utilizzo del modello, Abbiamo mirato il percorso PI3K (Figura 1B) con un inibitore di Akt e un inibitore della PI3K e tutti i membri della famiglia Rho (Figura 1B) con un inibitore pan-Rho e Rho chinasi (ROCK) inibitore.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>MCF-7 cells</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>HTB-22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T47D cells&#160;</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>HTB-123</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD BioCoat Fibronectin 24 Well Clear Flat Bottom TC-Treated Multiwell Plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354411</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD BioCoat Fibronectin 60 mm Culture Dishes</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354403</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD BioCoat Fibronectin 100 mm Culture Dishes</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354451</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD BioCoat 22x22mm #1 Glass Coverslip with a uniform application of human fibronectin</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354088</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6 Well tissue culture plate</td>
			<td>CellTreat</td>
			<td>229106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco Modified Eagle Medium High Glucose 10X Powder</td>
			<td>Corning Life Sciences</td>
			<td>50-013-PB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat Inactivated, Fetal Bovine Serum</td>
			<td>Serum Source International</td>
			<td>FB02-500HI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.25% Trypsin/2.21 mM EDTA</td>
			<td>Corning</td>
			<td>25-053-CI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin Solution, 100X</td>
			<td>Corning</td>
			<td>30-002-CI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Glutamine, 100x, Liquid</td>
			<td>Corning</td>
			<td>25-005-CI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant Human FGF&#160;basic</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>234-FSE-025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Akt Inhibitor (1L6-Hydroxymethyl-chiro-inositol-2-(R)-2-O-methyl-3-O-octadecyl-sn-glycerocarbonate)</td>
			<td>CalBiochem</td>
			<td>124005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LY294002&#160;</td>
			<td>CalBiochem</td>
			<td>19-142</td>
			<td>Chenical PI3K inhibitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C3 transferase&#160;</td>
			<td>Cytoskeleton</td>
			<td>CTO3</td>
			<td>Inhibits RhoA, RhoB, and RhoC, but not related GTPases such as Cdc42 or Rac1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-27632 dihydrochloride&#160;</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>129830-28-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BODIPY FL-Phallacidin (green)&#160;</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>B607</td>
			<td>Fluorochrome for fibrillar actin staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BODIPY FL-Rhodamine phalloidin (red)&#160;</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>R415</td>
			<td>Fluorochrome for fibrillar actin staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 Donkey anti-Mouse IgG Antibody, ReadyProbes Reagent&#160;</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>R37114</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProLong Gold Antifade Mountant with DAPI&#160;</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>P-36931</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an in vitro dormancy model of estrogen-sensitive breast cancer in the bone marrow: a tool for molecular mechanism studies and hypothesis generation

The study of breast cancer dormancy in the bone marrow is an exceptionally difficult undertaking due to the complexity of the interactions of dormant cells with their microenvironment, their rarity and the overwhelming excess of hematopoietic cells. Towards this end, we developed an in vitro 2D clonogenic model of dormancy of estrogen-sensitive breast cancer cells in the bone marrow. The model consists of a few key elements necessary for dormancy. These include 1) the use of estrogen sensitive breast cancer cells, which are the type likely to remain dormant for extended periods, 2) incubation of cells at clonogenic density, where the structural interaction of each cell is primarily with the substratum, 3) fibronectin, a key structural element of the marrow and 4) FGF-2, a growth factor abundantly synthesized by bone marrow stromal cells and heavily deposited in the extracellular matrix. Cells incubated with FGF-2 form dormant clones after 6 days, which consist of 12 or less cells that have a distinct flat appearance, are significantly larger and more spread out than growing cells and have large cytoplasm to nucleus ratios. In contrast, cells incubated without FGF-2 form primarily growing colonies consisting of >30 relatively small cells. Perturbations of the system with antibodies, inhibitors, peptides or nucleic acids on day 3 after incubation can significantly affect various phenotypic and molecular aspects of the dormant cells at 6 days and can be used to assess the roles of membrane-localized or intracellular molecules, factors or signaling pathways on the dormant state or survival of dormant cells. While recognizing the in vitro nature of the assay, it can function as a highly useful tool to glean significant information about the molecular mechanisms necessary for establishment and survival of dormant cells. This data can be used to generate hypotheses to be tested in vivo models.

<html> Gli esperimenti sono stati condotti per ricapitolare il test. L&#39;andamento temporale dell&#39;esperimento è mostrato in Figura 2A. Le cellule vengono incubate a densità clonogenica giorno -1, si aggiunge FGF-2 in un mezzo fresco al giorno 0 e le cellule sono coltivate fino al giorno 6, quando sono macchiati e le colonie sono contate. Eventuali perturbazioni al sistema vengono somministrati il giorno 3 in 100 volumi microlitri a 10x concentrazioni finali desiderato. Figura 2B mostra l&#39;aspetto tipico di crescita e dormiente colonie. Colonie Growing contengono&gt; 30 celle e colonie dormienti contengono 12 o meno cellule che sono molte volte più grande di crescita delle cellule con rapporti citoplasma / nucleo di grandi dimensioni. Figura 2C mostra un tipico risultato sperimentale condotto in quadruplicato. La distribuzione predominante di cellule senza aggiunta di FGF-2 è rappresentato da cloni crescono mentre, in presenza di FGF-2, la stragrande maggioranza dei cloni sono inoperosi. ontent &quot;&gt; Figura 3 è un esempio di un esperimento in cui gli agenti perturbanti sono stati aggiunti al giorno 3. La figura rappresenta l&#39;inibizione dose-dipendente di cloni dormienti per inibizione della famiglia Rho GTPasi di da un pan-Rho inibitore C3 transferasi e Rho chinasi (ROCK) inibitore Y27632. Il dosaggio può valutare la ED 50 di inibitori aggiunti su cloni dormienti e cloni in crescita. In questo esperimento, l&#39;effetto sulla crescita cloni non è stato determinato, da quando è stato presentato solo per illustrare la metodologia. Le figure 4 e 5 mostrano che il saggio può essere utilizzato per valutare gli effetti combinati di inibitori sulla sopravvivenza di cloni dormienti. I nostri studi precedenti hanno dimostrato che il percorso PI3K subisce un&#39;attivazione sostenuta cellule dormienti in questo modello e l&#39;inibizione di entrambi PI3K e Akt inibisce parzialmente la sopravvivenza di cloni dormienti 7. Qui, osservazioni preliminari, ha dimostrato tcappello l&#39;inibizione non specifica della famiglia Rho delle piccole GTPasi anche inibisce parzialmente la sopravvivenza di cloni dormienti. I dati presentati nelle figure 4 e 5 mostrano che la combinazione di inibizione della PI3K e uno dei suoi effettori a valle, AKT, con l&#39;inibizione della famiglia Rho con C3 transferasi e un inibitore ROCK può eliminare quasi completamente la sopravvivenza di cloni dormienti in alcune circostanze. Abbiamo già dimostrato che i cloni dormienti sopravvivere l&#39;inibizione di PI3K, ma non di Akt sono costituiti da cellule che presentano più il fenotipo dormiente, ma piuttosto appaiono mesenchimali e angosciato 7. Le cellule in cloni dormienti in cui la famiglia di Rho è stato ampiamente inibito da C3 transferasi e l&#39;inibitore ROCK anche perdere l&#39;aspetto tipico dormiente, assumere le apparenze fibrolastoid e membrane arruffate e anche apparire afflitto (Figura 6). Questi esperimenti dimostrano un modello che può essere interrogato in un broad modo per ottenere una comprensione degli elementi che governano dormienza e resistenza alla terapia. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52672/52672fig1.jpg" /> Figura 1: meccanismi che governano il nostro modello di dormienza in vitro (A) crescente e dormienti MCF-7 cloni dopo 6 giorni di incubazione a densità clonogenica su piastre fibronectina rivestite con o senza FGF2 10 ng / ml 7 (ingrandimento 100X).. Schema (B) Sintesi delinea i dati che FGFR e integrina α5β1 segnalazione stato stabile in parallelo è necessario per attivare e mantenere dormienza 7. FGF-2 upregulates inibitori della chinasi ciclina dipendenti con conseguente arresto G1 21, attiva ERK 8 e PI3 chinasi 7 che initiatesurvival segnalazione e upregulate integrina α5β1 7, che raggiunge lo stato stazionario dopo alcuni giorni. Throug doppia segnalazioneh FGFR attraverso PI3K e indipendente attraverso la legatura di integrina α5β1 da fibronectina sono necessari per l&#39;attivazione di FAK e localizzazione di membrana e l&#39;attivazione della RhoA GAP GRAF 15. Ciò si traduce in inattivazione di RhoA e uno stato stazionario permissiva per riassetto corticale di F-actina (microfotografia falloidina macchiati), epiteliale re-differenziazione e dormienza 15. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52672/52672fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52672/52672fig2.jpg" /> Figura 2: Elementi del dosaggio dormienza in vitro (A) Schema dei componenti temporali del dosaggio dormienza.. Le cellule sono incubate su fibronectina rivestite tessuto piastre di coltura in densità clonogeniche, ad una densità massima di 1500 cellule / pozzetto di una piastra da 24 in un incubator a 37 ° C e 5% CO 2 il giorno 1. Il supporto viene sostituito al giorno 0 con mezzo fresco o terreno fresco contenente FGF-2 10 ng / ml e le cellule vengono incubate. Le cellule sono colorate con cristalvioletto soluzione, come descritto, il giorno 6. Eventuali inibitori o agenti perturbativi vengono aggiunti il giorno 3 in 100 volumi microlitri a 10x concentrazioni desiderate e le cellule vengono incubate fino al giorno 6. (B) La comparsa di macchiato crescita e dormienti MCF-7 colonie. Colonie Growing contengono&gt; 30 celle e colonie dormienti contengono 12 o meno celle. Cellule dormienti sono a forma di frittella, molte volte più grandi di crescita delle cellule con rapporti citoplasma / nucleo di grandi dimensioni. (Ingrandimento 100X). (C) Grafico dimostrando il potenziale clonogenico di 1.500 MCF-7 cellule di cancro al seno umano incubate con e senza FGF-2 10 ng / ml a 24 pozzetti fibronectina rivestite. Senza FGF-2, la distribuzione predominante di cellule è rappresentato da cloni crescono mentre in presenza di FGF-<html> 2 la stragrande maggioranza dei cloni sono dormienti. Gli esperimenti sono stati fatti in quattro esemplari. (Barre di errore sono + SD) <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52672/52672fig3.jpg" /> Figura 3: inibizione dose-dipendente di cloni dormienti di pan-Rho famiglia inibitori C3 transferasi e Y27632 inibitore ROCK cellule T-47D sono state incubate a densità clonogenica di 1000 cellule per pozzetto in piastre da 24 pozzetti fibronectina rivestite con FGF-2. 10 ng / ml per 6 giorni. Media, C3 transferasi 3 o 5 mcg / ml, e l&#39;inibitore ROCK Y27632 0,1, 1 o 10 mcg / ml erano il giorno 3 e cloni dormienti vennero contate giorno 6. Il grafico dimostra una inibizione dose-dipendente di cloni dormienti macchiati su giorno 6. La ED 50 di C3 era circa 3 mg / ml mentre quello dell&#39;inibitore ROCK era fra 1 e 10 mM in questo saggio. Gli esperimenti sono stati fatti in quattro esemplari. (Barre di errore sono + SD) jove_content &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/52672/52672fig4.jpg" /> Figura 4:. Combinato effetti di pan-Rho inibitore famiglia C3 con un inibitore Akt o con un inibitore della chinasi PI3 sulla sopravvivenza di dormienti cloni T-47D cellule T-47D sono state incubate a densità clonogenica di 1.000 cellule per bene su 24 ben fibronectina piastre Rivestiti con FGF-2 10 ng / ml per 6 giorni. Media, C3 transferasi 5 mcg / ml, Akt inibitore di 25 micron e LY294002 20 micron sono stati aggiunti singolarmente o in combinazione il giorno 3 e cloni dormienti sono stati contati il ​​giorno 6. Gli effetti combinati della C3 e l&#39;inibitore AKT sembrano essere additivi a questi concentrazioni ma gli effetti combinati di C3 e l&#39;inibitore PI3K sembrano essere sinergico in questi esperimenti sulla inibizione della sopravvivenza clone dormiente. Gli esperimenti sono stati fatti in quattro esemplari. (Barre di errore sono + SD) <img alt<html> = &quot;Figura 5&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 52672 / 52672fig5.jpg&quot; /&gt; Figura 5:. Combinato effetti di inibitore ROCK Y27632 con un inibitore Akt o con un inibitore della chinasi PI3 sulla sopravvivenza di dormienti cloni T-47D cellule T-47D sono state incubate a densità clonogenica di 1.000 cellule per pozzetto di 24 piatti ben fibronectina rivestite con FGF-2 10 ng / ml per 6 giorni. Media, inibitore ROCK Y27632 3 mcg / ml, Akt Inhibitor 25 micron e LY294002 20 micron sono stati aggiunti singolarmente o in combinazione il giorno 3 e cloni dormienti sono stati contati il ​​giorno 6. Gli effetti combinati della Y27632 e l&#39;inibitore AKT non sembrano essere additivo a queste concentrazioni ma gli effetti combinati di Y27632 e l&#39;inibitore PI3K sembrano essere più che additivo in questi esperimenti sulla inibizione della sopravvivenza clone dormiente. Gli esperimenti sono stati fatti in quattro esemplari. (Barre di errore sono + SD) .jpg &quot;/&gt; Figura 6:. L&#39;aspetto di sopravvivere dormienti cloni T-47D dopo trattamento con C3 transferasi e inibitore ROCK Y27632 saggi Colony sono stati stabiliti in quadruplicato in 24 piastre di coltura tissutale e fibronectina rivestite a 1000 cellule / pozzetto con FGF-2, come descritto, inibitori sono stati aggiunti il ​​giorno 3, alle concentrazioni indicate, le cellule sono state colorate e fotografati il ​​giorno 6. Le cellule trattate con inibitori della famiglia pan-Rho perso il loro aspetto diffusione, si è fatto piccolo, dendritica e sembrava in difficoltà. (Ingrandimento 100X).

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An In Vitro Dormancy Model of Estrogen-sensitive Breast Cancer in the Bone Marrow: A Tool for Molecular Mechanism Studies and Hypothesis Generation

We developed an in vitro model of dormancy in the bone marrow for estrogen-sensitive breast cancer cells. The goal of this protocol is to demonstrate use of the model for the study of the molecular and cellular biology of dormancy and for generation of hypotheses for subsequent testing in vivo.

Un<em&gt; In Vitro</em&gt; Dormienza Modello di estrogeno-sensibili cancro al seno nel midollo osseo: Uno strumento per gli studi molecolari del meccanismo e ipotesi Generation

The study of breast cancer dormancy in the bone marrow is an exceptionally difficult undertaking due to the complexity of the interactions of dormant ...

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An In Vitro Dormancy Model of Estrogen-sensitive Breast Cancer in the Bone Marrow: A Tool for Molecular Mechanism Studies and Hypothesis Generation

8.2K Views.  Rutgers New Jersey Medical School. We developed an in vitro model of dormancy in the bone marrow for estrogen-sensitive breast cancer cells. The goal of this protocol is to demonstrate use of the model for the study of the molecular and cellular biology of dormancy and for generation of hypotheses for subsequent testing in vivo. 

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Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell proliferation in the bone marrow cavity as well as for interaction of tumor and bone cells resulting in local bone destruction. Our aim was to develop a model of experimental bone metastasis that allows in vivo assessment of angiogenesis in skeletal lesions using non-invasive imaging techniques.
For this purpose, we injected 105 MDA-MB-231 human breast cancer cells into the superficial epigastric artery, which precludes the growth of metastases in body areas other than the respective hind leg1. Following 25-30 days after tumor cell inoculation, site-specific bone metastases develop, restricted to the distal femur, proximal tibia and proximal fibula1. Morphological and functional aspects of angiogenesis can be investigated longitudinally in bone metastases using magnetic resonance imaging (MRI), volumetric computed tomography (VCT) and ultrasound (US).
MRI displays morphologic information on the soft tissue part of bone metastases that is initially confined to the bone marrow cavity and subsequently exceeds cortical bone while progressing. Using dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) functional data including regional blood volume, perfusion and vessel permeability can be obtained and quantified2-4. Bone destruction is captured in high resolution using morphological VCT imaging. Complementary to MRI findings, osteolytic lesions can be located adjacent to sites of intramedullary tumor growth. After contrast agent application, VCT angiography reveals the macrovessel architecture in bone metastases in high resolution, and DCE-VCT enables insight in the microcirculation of these lesions5,6. US is applicable to assess morphological and functional features from skeletal lesions due to local osteolysis of cortical bone. Using B-mode and Doppler techniques, structure and perfusion of the soft tissue metastases can be evaluated, respectively. DCE-US allows for real-time imaging of vascularization in bone metastases after injection of microbubbles7.
In conclusion, in a model of site-specific breast cancer bone metastases multi-modal imaging techniques including MRI, VCT and US offer complementary information on morphology and functional parameters of angiogenesis in these skeletal lesions.

In the pathogenesis of bone metastasis, angiogenesis is a crucial process and therefore represents a target for imaging and therapy. Here, we present a rat model of site-specific breast cancer bone metastasis and describe strategies to non-invasively image angiogenesis in vivo using magnetic resonance imaging, volumetric computed tomography and ultrasound.

Multi-modal Imaging di angiogenesi in un modello di ratto Nudo di metastasi ossee cancro al seno utilizzando la risonanza magnetica, tomografia computerizzata volumetrica e Ultrasuoni

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

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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 per Modificatori melanoma utilizzando un modello Zebrafish Tumore autoctone

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 ...

Using Quantitative Real-time PCR to Determine Donor Cell Engraftment in a Competitive Murine Bone Marrow Transplantation Model

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules that regulate HSCs. In these transplant model systems, the function of HSCs is determined by the ability of these cells to engraft and reconstitute lethally irradiated recipient mice. Commonly, the donor cell contribution/engraftment is measured by antibodies to donor- specific cell surface proteins using flow cytometry. However, this method heavily depends on the specificity and the ability of the cell surface marker to differentiate donor-derived cells from recipient-originated cells, which may not be available for all mouse strains. Considering the various backgrounds of genetically modified mouse strains in the market, this cell surface/ flow cytometry-based method has significant limitations especially in mouse strains that lack well-defined surface markers to separate donor cells from congenic recipient cells. Here, we reported a PCR-based technique to determine donor cell engraftment/contribution in transplant recipient mice. We transplanted male donor bone marrow HSCs to lethally irradiated congenic female mice. Peripheral blood samples were collected at different time points post transplantation. Bone marrow samples were obtained at the end of the experiments. Genomic DNA was isolated and the Y chromosome specific gene, Zfy1, was amplified using quantitative Real time PCR. The engraftment of male donor-derived cells in the female recipient mice was calculated against standard curve with known percentage of male vs. female DNAs. Bcl2 was used as a reference gene to normalize the total DNA amount. Our data suggested that this approach reliably determines donor cell engraftment and provides a useful, yet simple method in measuring hematopoietic cell reconstitution in murine bone marrow transplantation models. Our method can be routinely performed in most laboratories because no costly equipment such as flow cytometry is required.

Determining donor cell engraftment presents a challenge in mouse bone marrow transplant models that lack well-defined phenotypical markers. We described a methodology to quantify male donor cell engraftment in female transplant recipient mice. This method can be used in all mouse strains for the study of HSC functions.

Utilizzando quantitativa real-time PCR per la determinazione cellulare attecchimento dei donatori in un modello murino competitivo trapianto di midollo osseo

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules ...

A Three-dimensional Tissue Culture Model to Study Primary Human Bone Marrow and its Malignancies

Tissue culture has been an invaluable tool to study many aspects of cell function, from normal development to disease. Conventional cell culture methods rely on the ability of cells either to attach to a solid substratum of a tissue culture dish or to grow in suspension in liquid medium. Multiple immortal cell lines have been created and grown using such approaches, however, these methods frequently fail when primary cells need to be grown ex vivo. Such failure has been attributed to the absence of the appropriate extracellular matrix components of the tissue microenvironment from the standard systems where tissue culture plastic is used as a surface for cell growth. Extracellular matrix is an integral component of the tissue microenvironment and its presence is crucial for the maintenance of physiological functions such as cell polarization, survival, and proliferation. Here we present a 3-dimensional tissue culture method where primary bone marrow cells are grown in extracellular matrix formulated to recapitulate the microenvironment of the human bone (rBM system). Embedded in the extracellular matrix, cells are supplied with nutrients through the medium supplemented with human plasma, thus providing a comprehensive system where cell survival and proliferation can be sustained for up to 30 days while maintaining the cellular composition of the primary tissue. Using the rBM system we have successfully grown primary bone marrow cells from normal donors and patients with amyloidosis, and various hematological malignancies. The rBM system allows for direct, in-matrix real time visualization of the cell behavior and evaluation of preclinical efficacy of novel therapeutics. Moreover, cells can be isolated from the rBM and subsequently used for in vivo transplantation, cell sorting, flow cytometry, and nucleic acid and protein analysis. Taken together, the rBM method provides a reliable system for the growth of primary bone marrow cells under physiological conditions.

In standard culture methods cells are taken out of their physiological environment and grown on the plastic surface of a dish. To study the behavior of primary human bone marrow cells we created a 3-D culture system where cells are grown under conditions recapitulating the native microenvironment of the tissue.

A Three-dimensional Tissue Culture modello per studiare Primario Osso Osseo e le sue Malignità

Tissue culture has been an invaluable tool to study many aspects of cell function, from normal development to disease. Conventional cell culture methods ...

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As such, primary or &#39;neuronal-like&#39; cell culture systems are commonly utilized. While&#160;these systems are relatively easy to work with, and are useful model systems in which various functional outcomes (such as cell death) can be readily quantified, the examined outcomes and pathways in cultured immature neurons (such as excitotoxicity-mediated cell death pathways) are not necessarily the same as those observed in mature brain, or in intact tissue. Therefore, there is the need to develop models in which cellular mechanisms in mature neural tissue can be examined. We have developed an in vitro technique that can be used to investigate a variety of molecular pathways in intact nervous tissue. The technique described herein utilizes rat cortical tissue, but this technique can be adapted to use tissue from a variety of species (such as mouse, rabbit, guinea pig, and chicken) or brain regions (for example, hippocampus, striatum, etc.). Additionally, a variety of stimulations/treatments can be used (for example, excitotoxic, administration of inhibitors, etc.). In conclusion, the brain slice model described herein can be used to examine a variety of molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

We have developed a brain slice model which can be used to examine molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.&#160;This technique generates viable mature brain tissue and reduces animal numbers required for experimentation, whilst keeping the neuronal circuitry, cellular interactions, and postsynaptic compartments partly intact.

Eccitotossica stimolazione del cervello Microslices come<em&gt; In vitro</em&gt; Modello di Corsa

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Femoral Bone Marrow Aspiration in Live Mice

Serial sampling of the cellular composition of bone marrow (BM) is a routine procedure critical to clinical hematology. This protocol describes a detailed step-by-step technical procedure for an analogous procedure in live mice which allows for serial characterization of cells present in the BM. This procedure facilitates studies aimed to detect the presence of exogenously administered cells within the BM of mice as would be done in xenograft studies for instance. Moreover, this procedure allows for the retrieval and characterization of cells enriched in the BM such as hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) without sacrifice of mice. Given that the cellular composition of peripheral blood is not necessarily reflective of proportions and types of stem and progenitor cells present in the marrow, procedures which provide access to this compartment without requiring termination of the mice are very helpful. The use of femoral bone marrow aspiration is illustrated here for cytological analysis of marrow cells, flow cytometric characterization of the hematopoietic stem/progenitor compartment, and culture of sorted HSPCs obtained by femoral BM aspiration compared with conventional marrow harvest.

This protocol describes a procedure for serial sampling of femoral bone marrow (BM) without requiring the sacrifice of mice. This procedure facilitates longitudinal studies of the BM composition of mice over time and provides serial access to cells within the BM for ex vivo and transplantation studies.

Femorale aspirazione del midollo osseo in Live Mice

Serial sampling of the cellular composition of bone marrow (BM) is a routine procedure critical to clinical hematology. This protocol describes a detailed ...

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study model. As the use of mouse models are often a vital step in preclinical drug discovery and drug development1-8, it is necessary to design a system to introduce drugs into mice in a uniform, reproducible manner. Ideally, the system should permit the collection of blood samples at regular intervals over a set time course. The ability to measure drug concentrations by mass-spectrometry, has allowed investigators to follow the changes in plasma drug levels over time in individual mice1, 9, 10. In this study, paclitaxel was introduced into transgenic mice as a continuous arterial infusion over three hours, while blood samples were simultaneously taken by retro-orbital bleeds at set time points. Carotid artery infusions are a potential alternative to jugular vein infusions, when factors such as mammary tumors or other obstructions make jugular infusions impractical. Using this technique, paclitaxel concentrations in plasma and tissue achieved similar levels as compared to jugular infusion. In this tutorial, we will demonstrate how to successfully catheterize the carotid artery by preparing an optimized catheter for the individual mouse model, then show how to insert and secure the catheter into the mouse carotid artery, thread the end of the catheter out through the back of the mouse&#8217;s neck, and hook the mouse to a pump to deliver a controlled rate of drug influx. Multiple low volume retro-orbital bleeds allow for analysis of plasma drug concentrations over time.

This method was developed with the goal of delivering a steady drug solution via the carotid artery, to assess the pharmacokinetics of novel drugs in mouse models.

Infusi carotide di farmacocinetica e di farmacodinamica Analisi dei taxani nei topi

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

An Ex vivo Model to Study Hormone Action in the Human Breast

The study of hormone action in the human breast has been hampered by lack of adequate model systems. Upon in vitro culture, primary mammary epithelial cells tend to lose hormone receptor expression. Widely used hormone receptor positive breast cancer cell lines are of limited relevance to the in vivo situation. Here, we describe an ex vivo model to study hormone action in the human breast. Fresh human breast tissue specimens from surgical discard material such as reduction mammoplasties or mammectomies are mechanically and enzymatically digested to obtain tissue fragments containing ducts and lobules and multiple stromal cell types. These tissue microstructures kept in basal medium without growth factors preserve their intercellular contacts, the tissue architecture, and remain hormone responsive for several days. They are readily processed for RNA and protein extraction, histological analysis or stored in freezing medium. Fluorescence activated cell sorting (FACS) can be used to enrich for specific cell populations. This protocol provides a straightforward, standard approach for translational studies with highly complex, varied human specimens.

An Ex vivo Model to Study Hormone Action in the Human Breast

We have developed a novel ex vivo model to study hormone action in the human breast. It is based on tissue microstructures isolated from surgical breast tissue specimens which preserve tissue architecture, intercellular interactions, and paracrine signaling.

Un<em&gt; Ex vivo</em&gt; Modello per studiare Hormone azione in seno umano

The study of hormone action in the human breast has been hampered by lack of adequate model systems. Upon in vitro culture, primary mammary epithelial ...

In Vivo and Ex Vivo Approaches to Study Ovarian Cancer Metastatic Colonization of Milky Spot Structures in Peritoneal Adipose

High-grade serous ovarian cancer (HGSC), the cause of widespread peritoneal metastases, continues to have an extremely poor prognosis; fewer than 30% of women are alive 5 years after diagnosis. The omentum is a preferred site of HGSC metastasis formation. Despite the clinical importance of this microenvironment, the contribution of omental adipose tissue to ovarian cancer progression remains understudied. Omental adipose is unusual in that it contains structures known as milky spots, which are comprised of B, T, and NK cells, macrophages, and progenitor cells surrounding dense nests of vasculature. Milky spots play a key role in the physiologic functions of the omentum, which are required for peritoneal homeostasis. We have shown that milky spots also promote ovarian cancer metastatic colonization of peritoneal adipose, a key step in the development of peritoneal metastases. Here we describe the approaches we developed to evaluate and quantify milky spots in peritoneal adipose and study their functional contribution to ovarian cancer cell metastatic colonization of omental tissues both in vivo and ex vivo. These approaches are generalizable to additional mouse models and cell lines, thus enabling the study of ovarian cancer metastasis formation from initial localization of cells to milky spot structures to the development of widespread peritoneal metastases.

In Vivo and Ex Vivo Approaches to Study Ovarian Cancer Metastatic Colonization of Milky Spot Structures in Peritoneal Adipose

We outline a protocol that implements both in vivo and ex vivo approaches to study ovarian cancer colonization of peritoneal adipose tissues, particularly the omentum. Furthermore, we present a protocol to quantitate and analyze immune cell-structures in the omentum known as milky spots, which promote metastases of peritoneal adipose.

In vivo ed ex vivo approcci per studiare il cancro ovarico metastatico colonizzazione delle strutture Lattea Spot in peritoneale adiposo

High-grade serous ovarian cancer (HGSC), the cause of widespread peritoneal metastases, continues to have an extremely poor prognosis; fewer than 30% of ...

Utilization of the Soft Agar Colony Formation Assay to Identify Inhibitors of Tumorigenicity in Breast Cancer Cells

Given the inherent difficulties in investigating the mechanisms of tumor progression in vivo, cell-based assays such as the soft agar colony formation assay (hereafter called soft agar assay), which measures the ability of cells to proliferate in semi-solid matrices, remain a hallmark of cancer research. A key advantage of this technique over conventional 2D monolayer or 3D spheroid cell culture assays is the close mimicry of the 3D cellular environment to that seen in vivo. Importantly, the soft agar assay also provides an ideal tool to rigorously test the effects of novel compounds or treatment conditions on cell proliferation and migration. Additionally, this assay enables the quantitative assessment of cell transformation potential within the context of genetic perturbations. We recently identified peptidylarginine deiminase 2 (PADI2) as a potential breast cancer biomarker and therapeutic target. Here we highlight the utility of the soft agar assay for preclinical anti-cancer studies by testing the effects of the PADI inhibitor, BB-Cl-amidine (BB-CLA), on the tumorigenicity of human ductal carcinoma in situ (MCF10DCIS) cells.

Here, we document the use of the soft agar colony formation assay to test the effects of a peptidylarginine deiminase (PADI) enzyme inhibitor, BB-Cl-amidine, on breast cancer tumorigenicity in vitro.

Utilizzo del saggio soft Agar Colony Formazione per identificare inibitori di tumorigenicità in cellule di carcinoma mammario

Given the inherent difficulties in investigating the mechanisms of tumor progression in vivo, cell-based assays such as the soft agar colony formation ...