JoVE Logo

サインイン

このコンテンツを視聴するには、JoVE 購読が必要です。 サインイン又は無料トライアルを申し込む。

この記事について

  • 要約
  • 要約
  • 概要
  • プロトコル
  • 結果
  • ディスカッション
  • 開示事項
  • 謝辞
  • 資料
  • 参考文献
  • 転載および許可

要約

この研究では、2次元(2D)スクラッチ創傷移動アッセイと3次元(3D)スフェロイドスプラウティングアッセイ、およびRNA抽出や免疫細胞化学などのそれぞれのダウンストリーム分析方法が、 in vitroで血管新生を研究するための適切なアッセイとして提示されます。

要約

血管新生は、腫瘍の増殖や血管新生性眼疾患など、体内の生理学的および病理学的プロセスの両方で重要な役割を果たします。根底にある分子メカニズムの詳細な理解と信頼性の高いスクリーニングモデルは、疾患を効果的に標的とし、新しい治療オプションを開発するために不可欠です。血管新生をモデル化するために、制御された環境が提供する機会を利用して、血管新生ドライバーを分子レベルで解明し、治療標的をスクリーニングするために、いくつかの in vitro アッセイが開発されています。

この研究では、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を使用して in vitro で血管新生を調査するためのワークフローを示します。2D設定で内皮細胞移動を測定するライブセルイメージングシステムを利用したスクラッチ創傷移動アッセイと、コラーゲンマトリックスによって提供される3D設定で内皮細胞の発芽を評価するスフェロイド発芽アッセイについて詳しく説明します。さらに、トランスクリプトミクス、特に3DセッティングでのRNA抽出や免疫細胞化学などのさらなる分子解析を可能にするためのサンプル調製戦略について概説します。全体として、このフレームワークは、科学者が in vitro 血管新生アッセイにおける科学的調査を追求するための信頼性と汎用性の高いツールセットを提供します。

概要

血管新生は、既存の血管から新しい血管を形成することを指します1、生理学的発達および病理学的状態における重要なプロセスです。これは、網膜2や発生中の中枢神経系3などの代謝活性の高い組織にエネルギーを供給するため、および損傷した組織4の治癒中に不可欠です。一方、異常な血管新生は、多くの病気の基礎となっています。結腸直腸癌や非小細胞肺癌などの固形腫瘍は、血管新生を促進することにより、その成長と必要なエネルギー供給を促進します5。がん以外にも、糖尿病性網膜症や加齢性黄斑変性症などの眼の血管新生疾患は、先進国における失明の主な原因であり、血管の異常な成長に起因します6,7。根底にある病態メカニズムを詳細に理解することは、例えば、血管増殖性眼疾患などの病的状態をより良く制御しながら、創傷治癒において生理学的血管新生をどのように強化できるかを理解するために重要です。

細胞レベルでは、血管内皮細胞は血管新生においてさまざまなシグナル伝達分子によって活性化され、細胞の増殖と移動を開始します8。その後、細胞は階層に組織化され、非増殖性の先端細胞は、発生中の血管分岐8の前縁で糸状仮足を形成する。それに加えて、急速に増殖する茎細胞が先端細胞をたどり、出現する血管の形成に寄与します。続いて、周皮細胞または平滑筋細胞などの他の細胞型が動員され、新生分岐9をさらに安定化させる。

血管内皮細胞レベルでの分子プロセスを探求するために、数多くの in vitro プロトコルが開発され、最近レビューされています10。これらのアッセイは通常、より単純でスケーラブルな2Dアプローチと、より精巧な3Dプロトコルの2つのカテゴリに分類されます。最近のプロジェクトでは、2Dスクラッチ創傷移動アッセイと3Dスフェロイドスプラウティングアッセイ11 との間の包括的な比較分析を実施して、それらの違いの程度と血管新生のさまざまな側面をモデル化する能力を評価しました12

どちらも信頼性が高く、簡単に実装できるという利点がありますが、分子レベルでは、3Dスフェロイドスプラウティングアッセイは、代謝スイッチや細胞とマトリックスの相互作用など、in vivoデータと比較して血管新生の主要な側面に対処するのに有利でした。in vitro血管新生アッセイは、シグナル伝達経路13の血管調節能の評価や治療薬のスクリーニングに使用されるため、in vitroの結果のin vivo設定への転写性が不可欠です。さらに、制御された条件下での血管新生プロセスの標的調節に対する分子変化を特徴付けるために、RNAおよびタンパク質レベルに関するオミクスベースの分析の機会は、in vivo設定14,15と比較して依然として重要な利点である。

本書では、生細胞イメージング遊走アッセイやスフェロイドスプラウティングアッセイの利用を通じて、トランスクリプトーム解析のためのRNAシーケンシングやタンパク質レベルでの免疫組織化学などの分子解析を含む、血管新生関連の問題を探求するための主要なアッセイを紹介します。

プロトコル

1. HUVEC細胞培養

注:滅菌作業条件(滅菌作業ベンチ)で以下のすべての手順を実行します。

  1. HUVECの拡大
    1. どちらの血管新生アッセイにも、プールされたヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)またはヒト微小血管内皮細胞(HMVEC)を使用してください。
    2. 分割を行う前に、内皮細胞増殖培地(EGM)を含むコーティングされていないT75フラスコで細胞が90%のコンフルエントに達するまで細胞を培養します。週に3回、中程度の交換を行います。
      注意: 成長を促進するために、培地は毎日交換できます。6番目のパッセージを超えてHUVECを使用しないでください。この研究は、同じパッセージのHUVECを使用してすべての実験を実行した最も一貫した結果を受け取りました。
  2. HUVECの分割
    1. HUVECがT75フラスコで目的の合流点に達したら、5 mLのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で1回すすぎた後、インキュベーター内で0.5%トリプシンと細胞を2分間インキュベートします。
      注:トリプシンに長時間さらされると、HUVEC機能が損傷する可能性があります。.
    2. フラスコを軽くたたいて、細胞をそっと切り離します。倒立位相差顕微鏡で剥離が成功したことを確認します。
    3. EGM8 mLを加え、溶液をチューブに移し、250 x g で3分間遠心分離して細胞をペレット化します。
    4. 細胞計数が必要な場合は、細胞を5 mLのEGMに再懸濁し、ノイバウアーチャンバーを使用します。それ以外の場合は、40 mLのEGMを添加し、4つの新鮮なT75細胞培養フラスコに分配します。

2. スクラッチ創傷移動アッセイ

注:スクラッチ創傷移動アッセイは、完了するまでに3日間の期間が必要です(図1)。無菌作業条件(無菌作業台)で以下のすべての手順を実行します。

  1. 細胞のプレーティングと飢餓(1日目)
    1. 生細胞イメージング専用の96ウェルプレートを使用して、ウェルあたり100 μLのEGMに20,000 HUVECを播種します。細胞をインキュベーター内で6時間沈殿させます。
      注:サプライヤーと研究所の間で血管内皮細胞の成長速度が異なることを考慮して、細胞数を最適化することをお勧めします。目的は、スクラッチを開始する前に、翌日に完全な単層を達成することです。過密状態のウェルは、例えば、接触阻害16によって内皮細胞の挙動を変化させることができるが、不完全な単層は分析を劇的に妨げる。
    2. すべてのウェルを、ウェルあたり100μLのEBMに2%FBSを添加して一晩飢餓状態にします。
      注:特にマルチチャンネルピペットを使用する場合は、細胞単層を損傷しないように注意してください。
  2. 刺激溶液の準備(2日目)
    1. 2% FBSを添加した内皮細胞増殖基礎培地(EBM)で目的の物質とコントロールを希釈します。各ウェルには、100 μLの溶液を使用します。
      注:2%FBSを添加したEBMはネガティブコントロールとして機能しますが、25 ng / mLの組換えヒト血管内皮増殖因子(VEGF)はポジティブコントロールとして使用できます。96ウェルプレートを使用して、実験は最小限の技術的反復(同一の条件を持つ4つのウェル)で設計することをお勧めしますが、最適な結果を得るには8ウェルを使用することをお勧めします。レイアウトを計画するときは、エッジやコーナーの影響を最小限に抑えるようにしてください。
  3. スクラッチ作成(2日目)
    1. 顕微鏡で細胞を検査し、コンフルエントな細胞単層と細胞生存率を確認します。96ウェルプレートを96ウェル巻線メーカーツールにセットし、デバイスのレバーを押し下げて傷を発生させます。二重の傷を防ぐために、レバーを離す前に、傷取りメーカーツールの蓋を慎重に持ち上げてください。
    2. 2% FBSを添加したウェルあたり200 μLのEBMを使用して、すべてのウェルを2回洗浄します。デブリが正常に除去されたことを顕微鏡で確認します。
  4. 細胞刺激(2日目)
    1. 調製した刺激溶液またはコントロール溶液をウェルあたり100μL加えます。
  5. イメージング(2-3日目)
    1. 生細胞イメージング顕微鏡が提供する自動スケジュールを使用して、最大24時間にわたって1時間に1回画像を取得します。
      注:良好な画質を確保するには、生細胞イメージングシステムを収容するインキュベーターに移した直後にすべてのウェルをスキャンしてください。インキュベーター内で30分間の順応時間は、より良い画質を得るのに役立ちます。顕微鏡ソフトウェアは、定義されたスクラッチの正中線にある各ウェルについて、1時間あたり1つの画像を取得するようにプログラムされています。
  6. 創傷メーカーツールとライブセルイメージャーがない場合は、以下で説明する手順に従ってください。
    1. 24ウェルプレートにピペットチップを使用して、引っかき傷を誘発します。従来の細胞培養顕微鏡で特定の間隔で画像を撮影します。この目的のために、正確なxおよびy追跡機能を備えた電動顕微鏡を利用します。これにより、自動位置決めが可能になり、事前定義された場所で一貫した画像キャプチャが保証されます。
      注:手動イメージングが必要な場合は、T0と治療後1つの時点「x」時間のみをイメージングすることが実行可能なオプションです。HUVECを使用した記載のプロトコルでは、時点T12(刺激後12時間)は、陰性コントロールとVEGF刺激ポジティブコントロールとの間に明確な分離がある魅力的な時点であった。ただし、各ラボの特定の実験設定に最適な時点を決定するために、2時間または1時間ごとにイメージングによる初期時間経過実験を実行することをお勧めします。
  7. 分析(3日目)
    1. 生細胞イメージング顕微鏡ソフトウェアは、取得した画像の直接分析を可能にする場合があります。セルの芝生、初期スクラッチ、および相対的な巻線密度領域を描写するマスクを定義します。コントラストの違いに基づいてセルの境界を決定します。
      注:HUVECでの実行実験には、セグメンテーション調整1.6、ホールファイル500μm2、調整サイズ1ピクセル、面積>500μm、偏心>0.6を使用しました。実際の画像に対する細胞検出パラメータの徹底的な視覚的検証が不可欠です。最適化された構成により、ソフトウェアは経時的な相対創傷密度(RWD)を自動的に計算し、テクニカルレプリケートの標準偏差(SD)に対応する時間グラフを生成します。このデータは、統計分析に使用できます。

3. 2D培養細胞によるRNA抽出

注:滅菌作業条件(滅菌作業ベンチ)でステップ3.3までの次の手順をすべて実行します。

  1. プレーティングセル(1日目)
    1. HUVEC細胞培養プロトコルのステップ1.2に従ってHUVECを切り離します。
    2. 1ウェルあたり50,000個の細胞を、ウェルあたり2 mLのEGMを含む12ウェルプレートに播種します。
    3. 6時間後に培地を2%FBS(飢餓培地)を含むEBMに変更して、一晩飢餓させます。
  2. 細胞の治療(2日目)
    1. EBMに関心のある希薄化剤に2%FBSを添加。飢餓培地を調製した希釈液と交換し、インキュベーター内で細胞を所望の時間インキュベートします。
  3. RNA抽出(2-3日目)
    1. ウェルあたり750 μLのTrizolで細胞を溶解し、オービタルシェーカーで10分間インキュベートします。
    2. 1000 μLのピペットでサンプルを数回再懸濁した後、特定の低結合RNAチューブ(容量1.5 mL)に保存します。-80°Cで保存してください。

4. 2D培養細胞を用いた免疫細胞化学

注:無菌作業条件(滅菌作業ベンチ)でステップ4.4までの以下のすべての手順を実行します。

  1. カバースリップの準備
    1. 直径12 mmのカバースリップ100枚を、50 mLチューブ内のメタノール溶液中5%水酸化カリウムに溶かし、塗布溶液を振といながら30分間インキュベートします。
      注:これは、カバーガラスの表面を脱プロトン化し、コーティングと培養の条件を改善するための非常に重要なステップです。この時点で、カバーガラスが媒体内に十分に分散し、乾燥して接着されないようにすることを強くお勧めします。
    2. カバースリップを脱塩水で30分間4回洗います。
    3. 洗浄後、70%イソプロピル溶液に移して保存します。
  2. カバースリップのコーティング
    1. カバーガラスを正方形のシャーレの壁に個別に立てかけ、イソプロピルアルコールを蒸発させます。
    2. 5分後、カバースリップを24ウェルプレート(ウェルごとに1枚のカバースリップ)に移します。PBS中の10 mg/mLコラーゲンI溶液1 mLを各ウェルに適用し、37°Cで60分間インキュベートします。
    3. 次に、カバーガラスをPBSで5分間4〜5回洗います。
  3. 細胞の培養
    1. HUVEC細胞培養プロトコルのステップ1.2で概説されている手順に従って、HUVECを切り離します。
    2. ウェルあたり50,000個の細胞を、ウェルあたり2 mLのEGMを含む24ウェルプレートに播種します。
    3. 6時間後、培地を2%FBSを含むEBMに変更して、細胞がウェルに付着し、細胞を一晩飢餓状態にします。
    4. 翌日、EBM中の目的の希薄化剤に2%FBSを補充した。ウェル内の飢餓溶液を調製した希釈液と交換し、インキュベーター内で細胞を所望の時間インキュベートします。
  4. 固定とブロッキング
    1. 細胞を所望の時間培養し、PBSで細胞を5分間洗浄します。
    2. 細胞をPBS中の2%パラホルムアルデヒド(PFA)で室温(RT)で20分間固定します。
    3. PBSで3〜4回5分間洗浄します。
    4. 5%正常ヤギ血清(NGS)、0.1% Triton-X-100 in PBSを含むブロッキングバッファーでサンプルをRTで1時間インキュベートします。
      注:このステップでは、PFAが完全に除去されることを保証するために、サンプルを洗浄することが重要です。二次抗体の起源に基づいて血清の種を選択してください。
  5. 染色
    1. サンプルをブロッキングバッファーで4°Cで一晩インキュベートします。
    2. 翌日、結合していない一次抗体を除去するために、サンプルをPBSで3〜4回、それぞれ5分間洗浄します。
    3. その後、サンプルを対応する二次抗体およびPhalloidin-FITCと共にRTで1時間インキュベートし、ブロッキングバッファーで一緒に希釈します。
    4. さらに3〜4回洗います。
    5. カバースリップをDAPI含有封入剤の小滴でスライドに反転させ、暗所で乾燥させ、マニキュアで密封します。サンプルは4°Cの暗所で保存してください。

5. スフェロイドスプラウティングアッセイ

注:スフェロイド発芽アッセイは、完了までに3日を要します(図2)。無菌作業条件(無菌作業ベンチ)でステップ5.7までの以下のすべての手順を実行します。

  1. 吊り下げ液滴でのスフェロイドの生成(1日目)
    1. HUVEC細胞培養プロトコルのステップ1.2で概説されている手順に従って、HUVECを切り離します。
    2. 200,000個の細胞を8mLのEGMおよび2mLのメトセルストック溶液と混合し、完全に混合します。メトセル原液の調製方法については、 補足ファイル1 を参照してください。
    3. 溶液の25μLの液滴を、大きな正方形のシャーレの逆さまの内面に分注します。蓋を180°ゆっくりと回転させ、液滴がぶら下がるように細胞培養容器の底に置きます。容器を細胞培養インキュベーターに一晩置きます。
  2. コラーゲンジェルの準備(2日目)
    1. 2.3 mLのラットテールコラーゲンI型と0.280 mLの10x Medium 199を、混合物が一貫して均一な黄色の色合いになるまで十分に混合します。この混合物は、プロセス全体を通して氷の上に置いておきます。
  3. コラーゲンジェルを滴定する(2日目)
    1. 混合物を滴定して、NaOH(2 N)を使用して、オレンジ色で示される生理的pHを達成します。
    2. 最終製品に50 μLのHEPESバッファーを加えます。
      注:アッセイの最適なダイナミックレンジを確保するためには、生理学的pHにできるだけ近づくことが不可欠です。コラーゲンのバッチごとに、必要なNaOHの量が異なる場合があります。プロセス全体を通して混合物を厳密に氷上に保管し、常に均一に混合します。
  4. スフェロイドの採取(2日目)
    1. 細胞培養蓋に吊り下げた滴を20mLのPBSですすいでください。
    2. 溶液を250 x gで7分間遠心分離します。上清を捨て、チューブを軽くたたいてスフェロイドを0.1 mLのFBSと0.4 mLのEGMに再懸濁します。
    3. メトセル原液2mLを加え、よく混ぜます。スフェロイドの損傷を避けるために、最小容量が5 mLのピペットを使用してください。
  5. 3Dコラーゲンマトリックスへのスフェロイドの添加(2日目)
    1. 調製したコラーゲン混合物2mLを再懸濁したスフェロイドに加え、十分に混合します。
    2. 得られた混合物0.5 mLを24ウェルプレートのウェルに分注し、細胞インキュベーターで30分間インキュベートします。
  6. 3Dコラーゲンマトリックス中のスフェロイドの刺激(2日目)
    1. EBMで目的の物質を希釈します。各ウェルには、100 μLの溶液を使用します。
      注:EBMはネガティブコントロールとして機能しますが、25 ng / mL(500 μLのコラーゲンマトリックスと100 μLのEBM層の最終濃度)の血管内皮増殖因子(VEGF)はポジティブコントロールとして使用できます。
    2. 希望の時間インキュベートします。
      注:標準的なアッセイでは、18〜24時間が推奨されますが、タイミングは各ラボで慎重に最適化する必要があります。
  7. スフェロイドのイメージング(3日目)
    1. 倒立顕微鏡とイメージングプラットフォームを利用して、ウェルリムに接触していない、互いに接触していない、または損傷の兆候が見られるすべてのスフェロイドの画像をキャプチャします。すべての条件で一貫した設定とズームレベルを維持します。
  8. 分析(3日目)
    1. ImageJ Fijiの測定ツールを使用して、各画像内の各回転楕円体からすべての芽の長さを確認します。
      注: 補足ファイル2で提供されているプラグインを使用すると、分析がより効率的になり、出力.txtファイルが生成されます。
    2. データをスプレッドシート、R、またはその他の優先ソフトウェアにインポートし、スフェロイドごとのすべてのスプラウトの平均累積長を各条件の読み取り値として使用します。
      注:異なるゲルの結果は、絶対発芽長の形で組み合わせることはできません。各処理群のデータは、データをマージする前に、EBM または VEGF コントロール群 (相対的な発芽長) に正規化する必要があります。

6. 3D培養細胞によるRNA抽出

  1. スフェロイドスプラウトアッセイ
    1. セクション5に記載されているように、スフェロイドスプラウティングアッセイを実施します。
  2. コラーゲンゲルの溶解
    1. スフェロイドゲルを温かいPBSで5分間洗浄します。
    2. スフェロイドゲルを4分の1にカットし、4つの4分の1すべてを50mLチューブに移します。ゲルの機械的解剖にはメスを使用してください。
    3. ゲルサンプルを溶解溶液(PBS中に2 mg/mLのコラゲナーゼDを含有)で処理し、シェーカーで37°Cで45分間インキュベートします。
    4. 2 mM EDTAを添加したPBSでゲルを穏やかに洗浄し、溶解バッファーの反応を停止します。
  3. RNA抽出
    1. 溶解したゲルを750 μLのTrizolに再懸濁し、ステップ3.3で説明したように十分なRNA抽出を保証するために10分間インキュベートします。
    2. 1000 μLのピペットでサンプルを数回再懸濁し、サンプルを特定の低結合RNAチューブ(容量1.5 mL)に移します。サンプルは-80°Cで保存してください。

7. 3次元コラーゲンマトリックス中のスフェロイドの免疫細胞化学

  1. スフェロイドスプラウトアッセイ
    1. セクション5に記載されているように、スフェロイドスプラウティングアッセイを実施します。
  2. 固定とブロッキング
    1. ゲルをPBS中の4%PFAで1時間固定します。
      注:ゲル内の細胞を良好に固定するために、PBSですすいだ後、メスとピンセットでウェルの側面でゲルを慎重に取り外す必要があります。
    2. ゲルをPBSで3〜4回穏やかに洗浄し、ウェルの表面から完全に剥離して、新しい24ウェルプレートに移します。
    3. オービタルシェーカー上でブロッキング溶液(5% NGSおよび0.1% Triton-X-100を含む)を用いて、RTで1時間ゲルをインキュベートします。
  3. 染色
    1. サンプルをオービタルシェーカーで4°Cで一晩インキュベートし、一次抗体をブロッキングバッファーで希釈します。
      注:このインキュベーション中にゲルを回転させても、染色品質は改善されませんでした。
    2. 翌日、ゲルをPBSで4〜5回、それぞれ5分間穏やかに洗います。
    3. 対応する二次抗体をPhalloidin-FITCで希釈し、ブロッキングバッファー中でオービタルシェーカー上で4°Cで一晩インキュベートします。
    4. PBSで4〜5の追加洗浄ステップを実行します。
    5. ゲルを顕微鏡スライドに移し、各ゲルの上に置いたカバースリップに2滴のDAPI含有封入剤をセットします。サンプルを乾燥させてからマニキュアで密封し、4°Cの暗所で保管します。
  4. 顕微鏡
    1. すべてのサンプルを共焦点顕微鏡でイメージングします。20倍対物レンズを使用し、関心領域に焦点を合わせます。Zスタックとして画像を取得し、個々の焦点面画像も取得します。
      注:3Dサンプル全体の複数のセクションでZスタック画像と焦点面画像を取得することは、特に厚い3Dサンプルの場合、完全な表現をキャプチャするために不可欠です。

8. ヒト網膜微小血管内皮細胞(HRMVECs)

注:記載されているすべてのステップは、微小血管内皮細胞、例えば、ヒト網膜微小血管内皮細胞(HRMVEC)を用いても実施することができる。その場合、培地を10%ウシ胎児血清(FBS)を含む特定の微小血管内皮細胞培地に切り替える必要があり、培養および各アッセイの特定のステップを行う必要があります。HRMVEC特有のアッセイプロトコルの違いを以下に概説します。

  1. スクラッチ創傷アッセイ
    1. EGMの代わりに10%FBS微小血管内皮細胞培地で細胞を培養します。
    2. 20,000細胞/ウェルを播種します。
    3. 細胞を一晩中飢餓にしないでください。
    4. スクラッチを行った後、培地をEBMと2%FBSではなく、5%FBSを含む基底内皮細胞培地に変更します。
  2. 2D培養HRMVECの免疫細胞化学
    1. EGMの代わりに10%微小血管内皮細胞培地で細胞を培養します。
    2. 細胞を一晩中飢餓にしないでください。
    3. 治療の直前に培地をEBM+2%FBSではなくEBM+5%FBSに変更してください。
  3. スフェロイドスプラウトアッセイ
    1. EGMの代わりに10%FBSを含む微小血管内皮細胞培地で、ぶら下がっている滴として細胞を播種します。
  4. 3Dコラーゲンマトリックス中のスフェロイドの免疫細胞化学
    1. EGMの代わりに10%FBSを含む微小血管内皮細胞培地で、ぶら下がっている滴として細胞を播種します。

結果

移行アッセイでは、t = 0 hの時点で取得された画像を徹底的に調べて、完全に形成された細胞単分子膜の存在がシステムによって正確に検出されることを確認することが重要です(図1B)。さらに、スクラッチボーダーの明瞭さと真直度を確認する必要があります(図1B)。無細胞領域には、破片がほとんどないはずです。アッセイの最後に、例えば25 ng/m...

ディスカッション

このレポートでは、 in vitroで血管新生を研究するための機能的および分子的な読み出しを備えたさまざまな手法を紹介しました。

マイグレーションアッセイは、ウェットラボ作業のあらゆる分野で使用される確立された技術です。スクリーニングおよび用量反応実験に適した96ウェルフォーマット、WoundMakerツールによって作成された標準化された再現性のある創...

開示事項

著者は、このプロジェクトに利益相反がないことを宣言します。

謝辞

著者は、Sophie Krüger と Gabriele Prinz の優れた技術サポートに感謝します。スフェロイドの芽を定量化するためのImageJプラグインを開発したSebastian Maier氏と、フライブルク大学病院医学部IのLighthouse Core FacilityであるLighthouse Core FacilityのIncuCyteシステムの使用に感謝します。グラフィックは biorender.com で作成されました。この研究は、Deutsche Forschungsgemeinschaft [Bu3135/3-1 + Bu3135/3-2 to F.B]、フライブルク大学アルベルト・ルートヴィヒス大学[Berta-Ottenstein-Program for Clinician Scientists and Advanced Clinician Scientists to F.B.]、Else Kröner-Fresenius-Stiftung [2021_EKEA.80 to F.B.]、German Cancer Consortium [CORTEX fellowship for Clinician Scientists to J.R.]、Volker Homann Stiftung [to J.N.+F.B.]、Freunde der Universitäts-Augenklinik Freiburge.V.」[P.L.へ]

資料

NameCompanyCatalog NumberComments
10x Medium 199Sigma-AldrichM0650
Alexa Fluor 647-conjugated AffiniPure F(ab)‘2-FragmentJackson IR 115-606-072
Axio Vert. A1Zeiss
CapturePro 2.10.0.1JENOTIK Optical Systems
Collagen Type 1 rat tailCorning354236
Collagenase DRoche 11088858001
Endothelial Cell Basal MediumLonzaCC-3156EBM
Endothelial Cell Growth MediumLonzaCC-3162EGM
Ethylenediaminetetraacetic acid Serva11290.02EDTA
Fetal bovine serumBio&SELLS 0615FBS
Human Umbilical Vein Endothelial Cells, pooledLonzaC2519AHUVEC
IncuCyte ImageLock 96-well plates Sartorius4379
Incucyte S3 Live-Cell Analysis SystemSartorius
MethocelSigmam-0512
Microvascular Endothelial Cell Medium with 10% FBSPB-MH-100-4090-GFPPELOBiotech
NaOHCarl RothP031.2
Phalloidin-Fluorescein Isothiocyanate Labeled (0.5 mg/mL Methanol)Sigma-AldrichP5282-.1MGPhalloidin-FITC
Phosphate-buffered salineThermo Fisher Scientfic14190-094PBS
Primary Human Retinal Microvascular Endothelial CellsCell SystemsACBRI 181
ProLong Glass Antifade Mountant with NucBlueInvitrogen by ThermoFisher Scientific2260939
QIAzol Lysis ReagentQIAGEN79306
recombinant human Vascular Endothelial Growth FactorPeproTech100-20VEGF
Squared petri dishGreiner688102
TrizolQiagen79306
TrypsinPAN-BiotecP10-024100
VEGF-R2 (monoclonal)ThermoFisher Scientific Inc.B.309.4
WoundMakerSartorius4493

参考文献

  1. Risau, W. Mechanisms of angiogenesis. Nature. 386 (6626), 671-674 (1997).
  2. Gariano, R. F., Gardner, T. W. Retinal angiogenesis in development and disease. Nature. 438 (7070), 960-966 (2005).
  3. Mancuso, M. R., Kuhnert, F., Kuo, C. J. Developmental angiogenesis of the central nervous system. Lymphat Res Biol. 6 (3-4), 173-180 (2008).
  4. Tonnesen, M. G., Feng, X., Clark, R. A. Angiogenesis in wound healing. J Investig Dermatol Symp Proc. 5 (1), 40-46 (2000).
  5. Folkman, J. Role of angiogenesis in tumor growth and metastasis. Semin Oncol. 29, 15-18 (2002).
  6. Crawford, T. N., Alfaro, D. V., Kerrison, J. B., Jablon, E. P. Diabetic retinopathy and angiogenesis. Curr Diabetes Rev. 5 (1), 8-13 (2009).
  7. Ng, E. W., Adamis, A. P. Targeting angiogenesis, the underlying disorder in neovascular age-related macular degeneration. Can J Ophthalmol. 40 (3), 352-368 (2005).
  8. Blanco, R., Gerhardt, H. Vegf and notch in tip and stalk cell selection. Cold Spring Harb Perspect Med. 3 (1), 006569 (2013).
  9. Hellström, M., Kalén, M., Lindahl, P., Abramsson, A., Betsholtz, C. Role of PDGF-B and PDGFR-β in recruitment of vascular smooth muscle cells and pericytes during embryonic blood vessel formation in the mouse. Development. 126 (14), 3047-3055 (1999).
  10. Nowak-Sliwinska, P., et al. Consensus guidelines for the use and interpretation of angiogenesis assays. Angiogenesis. 21 (3), 425-532 (2018).
  11. Korff, T., Augustin, H. G. Tensional forces in fibrillar extracellular matrices control directional capillary sprouting. J Cell Sci. 112, 3249-3258 (1999).
  12. Rapp, J., et al. 2D and 3D in vitro angiogenesis assays highlight different aspects of angiogenesis. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 1870 (3), 167028 (2024).
  13. Rapp, J., et al. STAT3 signaling induced by the IL-6 family of cytokines modulates angiogenesis. J Cell Sci. 136 (1), 260182 (2023).
  14. Heiss, M., et al. Endothelial cell spheroids as a versatile tool to study angiogenesis in vitro. FASEB J. 29 (7), 3076-3084 (2015).
  15. Rapp, J., et al. Oncostatin m reduces pathological neovascularization in the retina through müller cell activation. Invest Ophthalmol Vis Sci. 65 (1), 22 (2024).
  16. Fagotto, F., Gumbiner, B. M. Cell contact-dependent signaling. Dev Biol. 180 (2), 445-454 (1996).
  17. Rapp, J., et al. Addressing bias in manual segmentation of spheroid sprouting assays with U-Net. Mol Vis. 29, 197-205 (2023).
  18. Boyden, S. The chemotactic effect of mixtures of antibody and antigen on polymorphonuclear leucocytes. J Exp Med. 115 (3), 453-466 (1962).
  19. Guy, J. B., et al. Evaluation of the cell invasion and migration process: A comparison of the video microscope-based scratch wound assay and the Boyden chamber assay. J Vis Exp. (129), e56337 (2017).
  20. Decicco-Skinner, K. L., et al. Endothelial cell tube formation assay for the in vitro study of angiogenesis. J Vis Exp. (91), e51312 (2014).
  21. Vernon, R. B., Angello, J. C., Iruela-Arispe, M. L., Lane, T. F., Sage, E. H. Reorganization of basement membrane matrices by cellular traction promotes the formation of cellular networks in vitro. Lab Invest. 66 (5), 536-547 (1992).
  22. Craig, L. E., Spelman, J. P., Strandberg, J. D., Zink, M. C. Endothelial cells from diverse tissues exhibit differences in growth and morphology. Microvasc Res. 55 (1), 65-76 (1998).
  23. Müller, A. M., Hermanns, M. I., Cronen, C., Kirkpatrick, C. J. Comparative study of adhesion molecule expression in cultured human macro-and microvascular endothelial cells. Exp Mol Pathol. 73 (3), 171-180 (2002).
  24. Chiew, G. G. Y., Wei, N., Sultania, S., Lim, S., Luo, K. Q. Bioengineered three-dimensional co-culture of cancer cells and endothelial cells: A model system for dual analysis of tumor growth and angiogenesis. Biotechnol Bioeng. 114 (8), 1865-1877 (2017).
  25. Smith, L. E., et al. Oxygen-induced retinopathy in the mouse. Invest Ophthalmol Vis Sci. 35 (1), 101-111 (1994).
  26. Lambert, V., et al. Laser-induced choroidal neovascularization model to study age-related macular degeneration in mice. Nat Protoc. 8 (11), 2197-2211 (2013).
  27. Kastana, P., et al. Matrigel plug assay for in vivo evaluation of angiogenesis. Methods Mol Biol. 1952, 219-232 (2019).

転載および許可

このJoVE論文のテキスト又は図を再利用するための許可を申請します

許可を申請

さらに記事を探す

HUVEC2D3D

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

個人情報保護方針

利用規約

一般データ保護規則

研究

教育

JoVEについて

Copyright © 2023 MyJoVE Corporation. All rights reserved