Name: assessment of ovarian cancer spheroid attachment and invasion of mesothelial cells in real time
Uploaded: 2014-05-20T19:20:00.000+00:00
Duration: 14 min 25 s
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この作品は、CASS財団科学と医学の助成金によって支えられて; （MB）;オーストラリアプロジェクト無償の国民の健康と医療研究評議会（KLS、338516）;とビクトリア州政府の業務インフラ支援プログラム（オーストラリア）。

1。細胞、培地、および試薬の調製を<ol><li>メチルセルロース含有培地の調製<ol><li> 250mlフラスコ中の滅菌ダルベッコ改変イーグル培地（DMEM）（無添加）100mlに1.5gのメチルセルロースを溶解する。 </li><li> 5分間電子レンジで低い上に溶液を加熱し;吹きこぼれないように注意してください。 </li><li>メチルセルロース粉末が半溶解された後、125ミリリットルにボリュームを取るためにきれいな磁気攪拌機やメディアを追加します。 </li><li>ミックス、反転、および4℃で一晩撹拌し、1.5時間、室温で撹拌する。 </li><li> 2,300×gで均等に4 50mlチューブと1.5時間の遠心に溶液を分割します。 </li><li>最大3ヶ月間、4℃で透明、高粘性の滅菌50mlチューブに上清（株式の約百分の90から95まで）、分量、店舗を収集します。 </li></ol></li><li>文化や細胞の標識<ol><li> TIの中で単層での卵巣癌細胞株を維持する10％ウシ胎児血清（FBS）、2mMのLを補充した：37°C、（OVCA429とOVCA433細胞株18 M199 KGNセル17とMCBD110ためDMEM）適切な増殖培地中、5％CO 2でssue培養インキュベーター-グルタミン、および1％ペニシリン - ストレプトマイシン。 </li><li> M199でLP9ヒト中皮細胞を維持する：ハムのF12培地、15％FBS、10 ng / mlの上皮成長因子（EGF）を含有し、400 ng / mlのヒドロコルチゾン、37℃、5％CO 2インキュベーター中。 </li><li>希望のフラスコの大きさの種細胞と約75％の集密度まで成長する。 0.05％トリプシン/ EDTA、5分間、186×gでスピンコートを用いてトリプシン処理により細胞を回収し、PBSで2回細胞ペレットを洗浄する。 </li><li>血球計数器を用いて細胞を数える。 </li></ol></li><li>オプションの蛍光細胞標識法<ol><li>予め温めたPBS/0.1％のBSAを1ml中、1×10 6細胞/ mlの最終濃度で再懸濁し、癌細胞。 </li><li> 5 mMストックセルTrの2μl加えエースCSFE溶液（または長期に保持されている他の好ましい細胞ラベル）、10μMの最終濃度で細胞にし、水浴中で10〜15分間37℃でインキュベートする。 </li><li>遠心分離により、10％FBSおよび再ペレットを含む氷冷培地1mlで反応をクエンチした。適切な予め温めた成長培地10mlに再懸濁する（ステップ1.2.1を参照）。 </li><li> 37℃、5％CO 2で75cm 2のフィルターでキャップされたフラスコ培養に種子細胞。 </li><li>蛍光標識のレベルは検出のために適切であることを確認するために、蛍光顕微鏡下で細胞を確認してください。細胞は、約75％の密集度、収穫に達し、ステップ1.2.3および上記の1.2.4のように数えたら。 </li></ol></li></ol>メチルセルロース中スフェロイドの2。世代<ol><li>スフェロイドの生成に必要な第1の卵巣癌細胞の体積を計算し（300,000細胞の総数は、それぞれ完全な96ウェルプレート実験のために必要とされる）。いいえテ：ここで提示異なる細胞株を用いた場合、均一な球状体の生成のための細胞密度は、各ラインのために最適化される必要があり得る。 </li><li>メチルセルロース培地中の細胞の希釈を計算するには、まず、15ミリリットルから（ステップ2.1）に必要な細胞量を減算する。 </li><li>メチルセルロースの株式各細胞株の培養培地に適切な量の解（最終20％メチルセルロースにするために）、15ミリリットルに等しいマイナス細胞容積の3ミリリットルを加え、穏やかに反転させることによって十分に混和する。 </li><li>メチルセルロースを含む培地に300,000細胞を加え、穏やかに反転させることによって十分に混合した。 </li><li> 37℃で96ウェル凹の底培養プレートと文化の各ウェルに（3000細胞/ウェルの合計）セル/メチルセルロース/メディアミックスのピペット150μL、5％のCO 2 1-4日間か均一な球状体が形成されるまで（1回転楕円体/ウェルは、一般的に観察される）。 </li></ol> 3。RTCAの細胞浸潤アッセイ NOTE：インピーダンス測定値はセルインデックス（CI）、細胞状態を表す測定されたセルのインピーダンスの相対的な変化である無次元パラメータとして表現さ​​れる。 Microsoft Excelなどのスプレッドシートに分析のために、データをインポートし、。 <ol><li>プレートの準備<ol><li>一度に4ウェルの基で働く、全表面積を覆うことを保証するために、16ウェルRTCA CIMプレートの上部チャンバーの各ウェルに50μlの基質（無血清培地中で1:10希釈）を追加。任意の余分な水分を取り除くために、ゆっくりと、すぐに行列の30μLを削除しますが、。 </li><li>組織培養インキュベーターで使用する前に4時間、37℃でプレートをインキュベートする。 </li><li>下部チャンバーに（あなたの実験計画どおり）は、血清の有無にかかわらず、上室に各がん細胞株に対して適切な無血清培地（SFM）を30μlとメディアの160を添加する。 </li><li>上室とequilibrに下室をクリックして、CIMプレートを組み立てる組織培養インキュベーター中で1時間、37℃のインキュベーター中で食べた。 </li></ol></li><li> RTCAインストゥルメントのプログラミング<ol><li> RTCAを開き、「レイアウト」タブを選択します。すべての実験ウェルを強調表示します。 </li><li>右ウェル上でクリックして、「井戸をオンにする」を選択します。必要に応じて、その後の実験条件およびセル名を入力します。 </li><li>プログラムにステップまたはサブステップを追加するには、「ステップを追加する「オン」スケジュール]タブを選択し、右クリックし。最初のステップは、「ステップを追加」を選択したら、自動的にプログラムに組み込まれている事前にプログラムされた背景スイープです。 </li><li> LP9単層の確立中に測定値を記録しますRTCAプログラムのステップ2のために、所望の番組の詳細を入力します。 」「間隔」タブを選択し、&#39;15分を入力することにより、インピーダンスの測定値の間の時間間隔を追加します。 「期間」タブANを選択することで、実験期間を追加D 12から24時間の間の時間を入力する。 </li><li>その後の工程を追加するには、「ステップを追加し「オン」スケジュール]タブを選択し、右クリックし、上記のように、追加の手順の詳細を入力します。 RTCAプログラムのステップ3は、回転楕円体の侵略の際に読み取りを行うための道具を指示します。 「時間」タブの下に間隔」タブと&#39;48時間 &#39;の下に&#39; &#39;5分を入力します。 </li><li>メニューバーの「プレート」を選択し、保存します。 </li></ol></li><li>スフェロイド侵略のLP9単層および測定の生成<ol><li>上記の手順3.2からRTCA機器とオープンプログラム中のCIMプレートを置きます。セルを追加する前に、メニューバーの「実行」した後、「スタート」を選択します。背景スイープは自動的に（RTCAソフトウェア命令のステップ1）が実行されます。 </li><li>組織培養フードの背景スイープと場所次の機器からのCIMプレートを取り外します。 </li><li>プレート50,000 LP9細胞が各ウェルのCIMプレートの上部チャンバーに160μlのSFMに懸濁した。 </li><li> RTCAの機器にプレートを置き、LP9単層で一晩（RTCAプログラムのステップ2）を確立している間の測定値ごとに15分を取る。 </li><li>上記の手順2の下で生成された収穫癌スフェロイド」メチルセルロース中スフェロイドの生成 &#39;、。 <ol><li>無菌的に、1ミリリットルピペットチップの上から1ミリメートルをカットし、静かに、各ウェルの内容を取得するために使用する。滅菌チューブに移します。 </li><li>遠心分離機は、8分間120×gで回転楕円体、そし​​て穏やかな吸引によりメチルセルロースを含む培地を除去します。 </li><li>各洗浄後スフェロイドをペレットに8分間120×gで遠心分離し、PBSで2回以上のスフェロイドを洗ってください。 </li><li>各実験ウェルについて、FBSを含まない培地を160μlの10スフェロイドの合計を懸濁します。 </li><li>メニューバーから「実行」を選択し、チェック＆によってRTCA実験を一時停止＃8216; &#39;一時停止します。測定器からのCIMプレートを取り外し、組織培養フード内に配置します。を吸引し、各ウェルからの培地を切り、LP9のみのコントロールウェルのための回転楕円体含有培地（160μL中10球）や新鮮な培地と交換してください。 </li></ol></li><li> RTCA機器にプレートを返します。メニューバーから「実行」と「ステップの中止」にチェックを選択します。プログラムは自動的に次のステップに移動します。実験を再開するには、メニューバーから「実行」と「スタート/続行」をチェック]を選択します。 RTCAプログラムステップ3が開始されます。 </li></ol></li><li>データ解析<ol><li>回転楕円体の細胞浸潤性のレベルを決定するために、唯一の各時点で卵巣癌細胞株について得られた個々の測定値からLP9単層について得られた値を減算します。 </li><li> 「回転楕円体の侵入を &#39;プロットするには、sが、スフェロイドをプレートに添加した時点までのすべての値を正規化する&#39;0 &#39;にその時点をetting。 </li></ol></li></ol>

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Open access fee paid for by ACEA Biosciences, Inc. and MIMR-PHI Institute of Medical Research.

侵入卵巣癌細胞は、線維芽細胞、脂肪細胞及び中皮細胞を含む、腹膜の表面に種々の細胞型と相互作用し、癌細胞と腹腔細胞との間の双方向通信は、転移プロセス2を駆動する際に重要な役割を果たしていると考えられている。一度習得し、本明細書に記載されるプロトコルは、腹膜微小環境内のこれらの相互作用の研究に容易に適応可能である、 例えば 、外因性のサイトカイン、成長因子、またはCIMウェルプレート又は遺伝子操作の上側または下側のチャンバーに特異的阻害剤の添加を介して腹膜癌または細胞株の。さらに、この方法は、腹腔内の転移性病変の確立を支配する調節シグナルおよび細胞間相互作用に直接洞察を得るために、悪性腹水および/または原発性腹膜細胞から新たに採取した原発性卵巣腫瘍細胞を使用することができる<s&gt; 2まで。 単一細胞またはスフェロイドの浸潤能を測定するためのRTCA機器を使用することにより、従来の単一のエンドポイントアッセイおよびタイムラプス画像解析に比べていくつかの利点を提供しています。 RTCA機器は、数時間または数日間ことができるアッセイの過程にわたって連続して定義された間隔で細胞浸潤を測定します。これは、単一のエンドポイントアッセイの限界を克服し、経時的浸潤率の変化の決定を可能にする。例えば、単一のエンドポイント（ 図2）での異なる癌細胞株からの侵略データなどを調べて 、3時間後には、KGNとOVCA433細胞がOVCA429細胞よりもはるかに侵襲的だった、誤った結論につながっている可能性があります。この技術の別の利点は、RTCA器具は電気インピーダンスの変化を測定することである。これは、アッセイは、細胞フェンに対する意図しない影響を与える可能性があり、外因性の薬剤で細胞を標識することなく実行することができることを意味OTYPEまたは関数。それはそれらのインビボ性質上2の反射ではない分子および表現型変化を導入することを避けるように最小限に操作を維持することが不可欠であるとの悪性腹水から誘導された原発性卵巣癌細胞を研究する場合に特に重要になります。さらに、RTC​​A機器の使用は、タイムラプス顕微鏡検査に関連した分析を消費する時間を回避するが、アッセイの最適化のための重要な実験のWindowsの迅速な決定を可能にするだけでなく、リアルタイムで定量的なデータの収集を可能にします。スフェロイド浸潤に対する因子の範囲の効果を比較する際の異なる要因が経時的に異なる時点で、または大幅に異なるプロファイルでその最大の効果を発揮し得るので、これは特に有用である。 このプロトコルは、変更が（ 例えば 、異なるECM行列、異なる癌細胞株、または異なるターゲットセルの使用に適しているものの、そうする場合のls）、様々な実験条件は最初に最適化しなければならないことに留意することが重要である。例えば、回転楕円体侵入の研究を開始する前に、癌細胞/ CIMプレートの最適数は、ウェルまず、単層培養中の細胞数滴定のアッセイによって決定されるべきである。ウェルあたりに使用するスフェロイドの最適数は、この分析に基づいている。最初に生成するとき、例えば、現在の方法では、スフェロイドは、約3,000個の細胞をそれぞれ含む。初期の細胞数滴定が単層中の30,000細胞を分析し、侵入での検出に最適であることを示している場合には、10スフェロイドがよく、CIMプレート当たりに添加されています。共培養実験を行うときは、この結果を混乱させる可能性があるのでさらに、それは、これらの細胞は、本質的に侵襲的であるかどうかを決定するために、別々に「標的」細胞単層の挙動を研究することが重要である。実証例では、癌スフェロイドLP9細胞monolaの上にメッキされるFBSとないヤーは、化学誘引物質としてだけでなく下部に追加。並行して、LP9細胞は、それぞれの処理条件の下で、単独で培養される。 細胞スフェロイドの浸潤能を検討する場合も同様に、それは2つの動作を区別するために、同様に彼らの回遊能力を検討することも重要です（移行はしませんがすなわち侵略は、ECMバリアのタンパク質分解が必要）。これを行うには、ECM関門（ステップ3.1.1 - 3.1.3）を省略し、所定の位置に、ECM障壁と並行して分析を行っています。所望であれば、後者の「侵入」の尺度は、前者の「マイグレーション」の小節に補正することができる。細胞を、底部チャンバ内に侵入した後、それらの付着、拡散、膜の下側増殖の変化は、変化に寄与することができる：最後に、電気インピーダンスの測定値から得られた情報が、範囲が限定されていることに留意することが重要でインピーダンスREAへこみ。スフェロイド包括的に細胞挙動を評価するために、スフェロイド細胞生存率、接着、遊走、および形態の他のアッセイと組み合わせて使用​​するため、この方法が最も有益である。スフェロイドの形態学及び健康の定性的評価は、浸潤の定量的RTCAアッセイと並行して行うことができるように、例えば、理想的には、完全にスフェロイド中皮相互作用を理解するために、別個の共培養物はまた、標準的な位相差顕微鏡下で定期的に画像化されるべきである。任意のラベリングステップが実行される場合、それらは回転楕円体から脱凝集および非標識中皮細胞と相互作用するように、単一の癌細胞の挙動は、蛍光顕微鏡下で測定することができる。第二の細胞型と共培養するとき、蛍光癌細胞を標識するという付加的な利点は、それが癌細胞のみが細胞とECMの障壁を通って侵入したことを確認することが可能であるということである。 <p class="jove_content"&gt;要約すると、この方法では、中皮およびECM障壁の卵巣癌スフェロイド侵略のハイスループット定量分析を表しています。ウェルCIMプレートの上側または下側チャンバーへの外因性サイトカイン、成長因子、または特異的阻害剤の添加により、この方法は、中皮およびマトリックス障壁を超える侵入卵巣癌スフェロイド細胞間の相互作用を調節する因子の迅速な判定を可能にする時間。

卵巣癌は、婦人科の癌のすべての1の最も高い死亡率を有する。世界的に、〜23万例や疾患による10万人以上の死亡者は毎年1があります。癌が既に転移した後の治療は、化学療法に対する耐性の増加によってさらに複雑であり、予後は2悪い場合ほとんどの患者（&gt; 75％）は、診断されている。ステージIII〜IVの転移性疾患の患者だけ30から40パーセント3の5年生存率を持っている。従って、効果的に進行した疾患を治療するために、卵巣癌転移の基礎となる細胞挙動のより良い理解のために緊急の必要性がある。 卵巣癌転移の現在のモデルは、腫瘍の行動への影響の異なる微小環境で発生し、その各々の転移過程でいくつかのステップを提案する。転移性卵巣癌細胞が最初に原発腫瘍部位から脱落し、nonadherで生き残るされる単一細胞または三次元多細胞構造のような腹膜液内のENT状態は、多細胞凝集体またはスフェロイド2,4,5と称される。懸濁液中のスフェロイドを形成しない細胞がアノイキス2,4,5の影響を受けやすくなります。スフェロイドも残存病変やがん2,4,5のその後の再発に貢献し、化学療法への抵抗の増加を示す。卵巣癌転移の第二の重要なステップは、腹膜壁と大網5,6内で確立二次腫瘍に自由に浮遊クラスタから凝集体の遷移である。細胞-細胞および細胞-基質相互作用は凝集体の形成、生存および腹膜4月11日の中皮ライニングによって生成細胞外マトリックス（ECM）への接着に関与している。まだ、これらのプロセスは、ほとんどわかっていない。 卵巣癌の普及に関与するメカニズムを定義するには、スフェロイドはGENERすることができますated培養培地12,13にメチルセルロースを添加することによって、又は低付着性プレート2,14上で細胞を培養することによりいずれかの懸濁液中の細胞を維持し、非接着性の培養方法を用いて確立された癌細胞株から。このようにして培養した場合に、卵巣癌細胞は、 インビボで見出さ2,14腫瘍の凝集体と同様、細胞、分子および生化学的特性を示す多細胞凝集体またはスフェロイドへと集合する。形成された後、回転楕円体は、その後非付着性培地から収穫することができ、更なる機能的研究のための種々の固体表面上に再播種し。これは正確な腹腔内液のような非接着性の環境内転移性卵巣癌細胞の挙動をモデル化していない単層培養でのアッセイ、以上の進歩を表す。 癌スフェロイドの侵入能力は、ボイデンチャンバー2内の伝統的なエンドポイントアッセイで評価することができる</su卵巣癌細胞の浸潤が経時的に動的なプロセスであるように、p&gt;が、このアプローチは、誤解を招くことができる。最近のリアルタイム方法は、卵巣癌スフェロイドを15,16に侵入することにより、中皮細胞クリアランスのタイムラプスビデオ顕微鏡を用いてなされたものであり;しかしながら、時間経過のデータの分析は時間がかかり、主観的であることができる。ここで、実時間における卵巣癌スフェロイドの侵襲的挙動を評価するための迅速で定量的な方法が記載されている。まず、回転楕円体、中皮細胞モデルは、多細胞スフェロイドに接続し、二次腫瘍を形成するために、腹膜ライニングに侵入する際、卵巣がんの転移の段階を表す設立されました。次いで、リアルタイムセルアナライザー（RTCA、会社の詳細については材料の表を参照）のための方法論は、スフェロイドとして増殖させ、異なる卵巣癌細胞株の浸潤能の定量的リアルタイム測定を実施するように適合され、このモデルにおいて試験した。 RTCA中でのインストゥルメント、細胞応答は、電気インピーダンスの変化を測定することによって、外因性の標識を必要とせずに、アッセイの過程にわたって連続的に監視される。特別に設計された培養プレートを2ウェルチャンバー（「CIM」プレート）の上部及び下部チャンバーの間の界面で微多孔膜の下に位置する金被覆の微小電極を有する。細胞は、ECMまたはECM /携帯障壁を侵入するように、下部チャンバー内の電極の位置は、電気インピーダンスの変化を測定することができる。各CIMプレートのウエルの2室間の膜界面は、まず、目的のECM成分でコーティングされている。スフェロイド中皮細胞モデル系において、インターフェースは、「ヒト中皮のコンフルエントな単層を、続いて、腹膜の中皮ライニングの根底にある複雑なECMを模倣するために、（会社の詳細については、材料表を参照）マトリゲルの層で被覆されているターゲット &#39;細胞。最後に、予備形成された卵巣癌スフェロイドは広告ですDED。卵巣癌スフェロイド細胞が活発に下部チャンバーに到達し、電気インピーダンス測定値を変化させるために、標的細胞膜及びマトリックスを介して侵入しなければならない。自分で標的細胞はまた、それらがマトリックス層を通って侵入し、このアッセイにおいて使用するのに適していないことを保証するために評価される。

<table><tbody><tr><td>xCELLigence RTCA DP Analyser</td><td>ACEA biosciences</td><td>RTCA DP</td><td></td></tr><tr><td>xCELLigence CIM plates&amp;nbsp;</td><td>ACEA biosciences</td><td>5665817001</td><td></td></tr><tr><td>Cell TraceTM CFSE&amp;nbsp;</td><td>Molecular Probes</td><td>C34554</td><td></td></tr><tr><td>Methylcellulose (4,000 centipose)</td><td>Sigma</td><td>M0512</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco&#039;s Modified Eagle Medium (DMEM)</td><td>Life Technologies&amp;nbsp;</td><td>11966-025</td><td></td></tr><tr><td>Medium 199&amp;nbsp;</td><td>Life Technologies&amp;nbsp;</td><td>11150067</td><td></td></tr><tr><td>Ham&#039;s F-12 Nutrient mix</td><td>Life Technologies&amp;nbsp;</td><td>11765062</td><td></td></tr><tr><td>Epidermal Growth Factor (EGF)</td><td>PeproTech&amp;nbsp;</td><td>100-15</td><td></td></tr><tr><td>Hydrocortisone&amp;nbsp;</td><td>Sigma</td><td>H4001</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin EDTA</td><td>Gibco-Invitrogen</td><td>15400-054</td><td></td></tr><tr><td>96-well concave culture plate&amp;nbsp;</td><td>Grenier Bio-One</td><td>650185</td><td></td></tr><tr><td>LP9 Human mesothelial cell line</td><td>Coriell Institute for Medical Research&amp;nbsp;</td><td>AG07086</td><td></td></tr><tr><td>Growth Factor-reduced Matrigel matrix</td><td>BD Biosciences&amp;nbsp;</td><td>354230</td><td></td></tr></tbody></table>

assessment of ovarian cancer spheroid attachment and invasion of mesothelial cells in real time

卵巣癌は、腹膜流体中に流しや腹膜内遠位部位に分散させることにより転移する。癌細胞は本質的に付着し、二次腫瘍を形成するために、腹膜内層に侵入することにより、転移過程に寄与する多細胞構造に凝集として単層培養物を正確に、非接着性環境内での癌細胞の挙動をモデル化しない。卵巣癌転移、多細胞凝集物、またはスフェロイドのこの重要な段階をモデル化するために、非付着条件下で維持確立卵巣癌細胞株から生成することができる。 インビボでの腫瘍細胞で検出された腹膜微小環境を模倣するために、回転楕円体、中皮共培養モデルを確立したスフェロイドを予め形成する細胞外マトリックス上に形成されたバリアヒト中皮細胞単層の上にメッキされる。方法は、次いで、定量リアルタイムに行うことリアルタイムの細胞分析装置を使用して開発されたスフェロイドとして増殖させ、異なる卵巣癌細胞株の浸潤能の時間測定値。このアプローチは、従来のエンドポイントアッセイおよび顕微鏡画像解析より面倒即座に勝るいくつかの利点を有する長期間にわたって浸潤の連続測定を可能にする。要するに、この方法は、時間をかけて、中皮およびマトリックスの障壁を通って侵入する卵巣癌細胞スフェロイドとの間の相互作用を調節する因子の迅速な判定を可能にする。

卵巣癌スフェロイドは、懸濁液中または悪性腹水2,14からの原発性腫瘍細胞を採取することによって、それらを培養することにより細胞株の多くのタイプから生成することができる。ここでは、2つの上皮性卵巣癌細胞株OVCA433とOVCA429、および卵巣顆粒膜細胞腫瘍株、KGNは、回転楕円体（ 図1A）を生成するために使用されている。メチルセルロースの添加により粘性なされた培地中に懸濁しながら、この方法では、細胞をU底ウェル中で培養される。これらの条件下では、多くの卵巣癌細胞スフェロイド13を形成するために凝集する固有の能力を示す。メチルセルロース/培地に懸濁し、一晩培養後、3つ全ての細胞株は、直径が約400-500ミクロン（ 図1A）のコンパクトな回転楕円体構造を形成した。一方、RTCA CIMプレートは、まずマトリックス及びヒトのMES次いで、コンフルエントな単層を有する多孔質膜界面をコーティングすることにより、調製されるothelial細胞（ 図1B）。一旦形成されると、球状体は、その後、準備されたCIMプレートに移す。収穫癌スフェロイドはLP9単層の頂部上に播種し、下記のように評価される。並行培養の標準的な位相差顕微鏡下の画像（または蛍光顕微鏡下で、オプションの細胞標識ステップが続いていた場合）は、RTCAデータ（ 図1C）の解釈を支援するために、定期的に行われている。 これは、癌細胞株の浸潤の基礎レベル、ならびに化学誘引物質誘発性浸潤の両方を評価するために有益である。典型的には、基底侵襲性の両方上部及び下部チャンバーにSFMを添加することによって測定される。多くの潜在的な化学誘引物質を含有する完全培地（10％FBS）は、「化学誘引物質誘発&#39;浸潤（ 図2）を調べるために、現在の例で使用されている。単独LP9中皮細胞の平行研究は、これらの細胞が最小限であることが確認され基礎又は「化学誘引物質」誘導条件下のいずれかで2日間vasive、したがって卵巣癌細胞（ 図2Aおよび2B）と共培養アッセイにおいて使用するための良好な細胞型であった。対照的に、3つの細胞株のいずれかを用いて生成された卵巣癌スフェロイドは化学誘引物質（FBS）（ 図2A〜2C）に向かって侵入する能力を示した。伝統的なエンドポイントアッセイを介しRTCAリアルタイム器具を使用することの主な利点は、細胞/スフェロイド挙動の変化を経時的に定量することができることである。 2日間のアッセイにわたって、KGN、OVCA429、OVCA433および細胞株はすべて、（セルインデックスを増加させることによって示される）化学誘引なく、浸潤の低い基礎レベル（ 図2C）に向かって侵入する能力を示した。曲線（ 図2C）の平行な斜面によって示されるように、細胞株は、浸潤の類似率を示し;しかし、OVCA429曲線が高く、上の漸近線を示し、これは、他の細胞株と比較して侵入の最大レベルより高いことを示した。さらに、細胞株は、KGN細胞が迅速に（ 図2D）は、それぞれ、侵略するより長い3 - 5回取り、細胞およびマトリックスの障壁とOVCA433とOVCA429細胞に侵入して、侵入の発症への時間の差を示した。重要なのは、侵略の開始時に、その行動は侵略のための彼らの全体の容量（ 図2Cおよび2D）の予測ではなかった。これは、癌細胞株の異なる固有の能力を示唆しているだけでなく、別の要因はスフェロイドの初期および後期浸潤性挙動を調節し得ることを示すことができる。 <img alt="図1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51655/51655fig1highres.jpg" width="500" /> 図1実験のスフェロイド世代モデルは、Aを設定します。私予め形成された模式RTCA 2を示すことは、CIMプレートがうまくセットアップチャンバー、卵巣がん：メチルセルロース/メディア（ 上 ）にして単層（ 下 ）として成長一致する細胞株の形成スフェロイドの位相差顕微鏡下メイジB。スフェロイドは、化学誘引物質としてFBS±上部チャンバーと培地中のLP9の中皮層/マトリックスバリアの単層の上にメッキされ、下部チャンバーに加える。より多くの細胞が下室への障壁を侵入するなどの電気インピーダンスを高める2室対策のインタフェースの下に電極C：位相差顕微鏡（ 左 ）や蛍光顕微鏡（ 右 ）の下LP9単層の上にKGNスフェロイドのイメージ。スケールバー=100μmである。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51655/51655fig1highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> 図2リアルタイム卵巣癌スフェロイド侵略データA - B：RTCA浸潤アッセイの代表的な結果はよく、CIMプレートの底チャンバーにFBSをしてなくても実施しました。 KGN細胞浸潤はLP9中皮細胞と比較される。結果は、24時間の時点（A）で、全体の2日間のアッセイ期間（B）の上に三連ウェルから平均±SDセルインデックスとして表示され、C - D：KGN、OVCA429の浸潤能の比較、OVCA433細胞24時間の期間（C）を越えて2.5時間の期間（D）をより詳細な形で示されているライン。

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Assessment of Ovarian Cancer Spheroid Attachment and Invasion of Mesothelial Cells in Real Time

腹膜の中皮ライニングに卵巣癌細胞の浸潤は、時間とともに動的なプロセスである。実時間分析器を利用して、回転楕円体、中皮細胞の共培養モデルにおける卵巣癌細胞の浸潤能は、転移のプロセスを調節する因子への洞察を提供し、長期の期間にわたって定量化することができる。

リアルタイムで中皮細胞の卵巣癌スフェロイドアタッチメントおよび浸潤の評価

Ovarian cancers metastasize by shedding into the peritoneal fluid and dispersing to distal sites within the peritoneum. Monolayer cultures do not ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

17.3K ビュー.  MIMR-PHI Institute of Medical Research. 腹膜の中皮ライニングに卵巣癌細胞の浸潤は、時間とともに動的なプロセスである。実時間分析器を利用して、回転楕円体、中皮細胞の共培養モデルにおける卵巣癌細胞の浸潤能は、転移のプロセスを調節する因子への洞察を提供し、長期の期間にわたって定量化することができる。 

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A Real-time Electrical Impedance Based Technique to Measure Invasion of Endothelial Cell Monolayer by Cancer Cells

Metastatic dissemination of malignant cells requires degradation of basement membrane, attachment of tumor cells to vascular endothelium, retraction of endothelial junctions and finally invasion and migration of tumor cells through the endothelial layer to enter the bloodstream as a means of transport to distant sites in the host1-3. Once in the circulatory system, cancer cells adhere to capillary walls and extravasate to the surrounding tissue to form metastatic tumors4,5. The various components of tumor cell-endothelial cell interaction can be replicated in vitro by challenging a monolayer of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) with cancer cells. Studies performed with electron and phase-contrast microscopy suggest that the in vitro sequence of events fairly represent the in vivo metastatic process6. Here, we describe an electrical-impedance based technique that monitors and quantifies in real-time the invasion of endothelial cells by malignant tumor cells.
Giaever and Keese first described a technique for measuring fluctuations in impedance when a population of cells grow on the surface of electrodes7,8. The xCELLigence instrument, manufactured by Roche, utilizes a similar technique to measure changes in electrical impedance as cells attach and spread in a culture dish covered with a gold microelectrode array that covers approximately 80% of the area on the bottom of a well. As cells attach and spread on the electrode surface, it leads to an increase in electrical impedance9-12. The impedance is displayed as a dimensionless parameter termed cell-index, which is directly proportional to the total area of tissue-culture well that is covered by cells. Hence, the cell-index can be used to monitor cell adhesion, spreading, morphology and cell density.
The invasion assay described in this article is based on changes in electrical impedance at the electrode/cell interphase, as a population of malignant cells invade through a HUVEC monolayer (Figure 1). The disruption of endothelial junctions, retraction of endothelial monolayer and replacement by tumor cells lead to large changes in impedance. These changes directly correlate with the invasive capacity of tumor cells, i.e., invasion by highly aggressive cells lead to large changes in cell impedance and vice versa. This technique provides a two-fold advantage over existing methods of measuring invasion, such as boyden chamber and matrigel assays: 1) the endothelial cell-tumor cell interaction more closely mimics the in vivo process, and 2) the data is obtained in real-time and is more easily quantifiable, as opposed to end-point analysis for other methods.

This article describes an in vitro technique for monitoring cancer cells invading through a monolayer of endothelial cells. The data is acquired in real-time as a function of changes in impedance on the surface of electrodes at the well bottom.

癌細胞による内皮細胞単層の侵入を測定するリアルタイム電気インピーダンス基づく手法

Metastatic dissemination of malignant cells requires degradation of basement membrane, attachment of tumor cells to vascular endothelium, retraction of ...

医学

In vitro Mesothelial Clearance Assay that Models the Early Steps of Ovarian Cancer Metastasis

Ovarian cancer is the fifth leading cause of cancer related deaths in the United States1. Despite a positive initial response to therapies, 70 to 90 percent of women with ovarian cancer develop new metastases, and the recurrence is often fatal2. It is, therefore, necessary to understand how secondary metastases arise in order to develop better treatments for intermediate and late stage ovarian cancer. Ovarian cancer metastasis occurs when malignant cells detach from the primary tumor site and disseminate throughout the peritoneal cavity. The disseminated cells can form multicellular clusters, or spheroids, that will either remain unattached, or implant onto organs within the peritoneal cavity3 (Figure 1, Movie 1). 
All of the organs within the peritoneal cavity are lined with a single, continuous, layer of mesothelial cells4-6 (Figure 2). However, mesothelial cells are absent from underneath peritoneal tumor masses, as revealed by electron micrograph studies of excised human tumor tissue sections3,5-7 (Figure 2). This suggests that mesothelial cells are excluded from underneath the tumor mass by an unknown process. 
Previous in vitro experiments demonstrated that primary ovarian cancer cells attach more efficiently to extracellular matrix than to mesothelial cells8, and more recent studies showed that primary peritoneal mesothelial cells actually provide a barrier to ovarian cancer cell adhesion and invasion (as compared to adhesion and invasion on substrates that were not covered with mesothelial cells)9,10. This would suggest that mesothelial cells act as a barrier against ovarian cancer metastasis. The cellular and molecular mechanisms by which ovarian cancer cells breach this barrier, and exclude the mesothelium have, until recently, remained unknown. 
Here we describe the methodology for an in vitro assay that models the interaction between ovarian cancer cell spheroids and mesothelial cells in vivo (Figure 3, Movie 2). Our protocol was adapted from previously described methods for analyzing ovarian tumor cell interactions with mesothelial monolayers8-16, and was first described in a report showing that ovarian tumor cells utilize an integrin &#x2013;dependent activation of myosin and traction force to promote the exclusion of the mesothelial cells from under a tumor spheroid17. This model takes advantage of time-lapse fluorescence microscopy to monitor the two cell populations in real time, providing spatial and temporal information on the interaction. The ovarian cancer cells express red fluorescent protein (RFP) while the mesothelial cells express green fluorescent protein (GFP). RFP-expressing ovarian cancer cell spheroids attach to the GFP-expressing mesothelial monolayer. The spheroids spread, invade, and force the mesothelial cells aside creating a hole in the monolayer. This hole is visualized as the negative space (black) in the GFP image. The area of the hole can then be measured to quantitatively analyze differences in clearance activity between control and experimental populations of ovarian cancer and/ or mesothelial cells. This assay requires only a small number of ovarian cancer cells (100 cells per spheroid X 20-30 spheroids per condition), so it is feasible to perform this assay using precious primary tumor cell samples. Furthermore, this assay can be easily adapted for high throughput screening.

In vitro Mesothelial Clearance Assay that Models the Early Steps of Ovarian Cancer Metastasis

The mesothelial clearance assay described here takes advantage of fluorescently labeled cells and time-lapse video microscopy to visualize and quantitatively measure the interactions of ovarian cancer multicellular spheroids and mesothelial cell monolayers. This assay models the early steps of ovarian cancer metastasis.

in vitroで中皮クリアランスアッセイでそのモデルの卵巣がんの転移の初期段階を

Ovarian cancer is the fifth leading cause of cancer related deaths in the United States1. Despite a positive initial response to therapies, 70 to 90 ...

Heterotypic Three-dimensional In Vitro Modeling of Stromal-Epithelial Interactions During Ovarian Cancer Initiation and Progression

Epithelial ovarian cancers (EOCs) are the leading cause of death from gynecological malignancy in Western societies. Despite advances in surgical treatments and improved platinum-based chemotherapies, there has been little improvement in EOC survival rates for more than four decades 1,2. Whilst stage I tumors have 5-year survival rates &gt;85%, survival rates for stage III/IV disease are &lt;40%. Thus, the high rates of mortality for EOC could be significantly decreased if tumors were detected at earlier, more treatable, stages 3-5. At present, the molecular genetic and biological basis of early stage disease development is poorly understood. More specifically, little is known about the role of the microenvironment during tumor initiation; but known risk factors for EOCs (e.g. age and parity) suggest that the microenvironment plays a key role in the early genesis of EOCs. We therefore developed three-dimensional heterotypic models of both the normal ovary and of early stage ovarian cancers. For the normal ovary, we co-cultured normal ovarian surface epithelial (IOSE) and normal stromal fibroblast (INOF)&nbsp;cells, immortalized by retrovrial transduction of the catalytic subunit of human telomerase holoenzyme (hTERT) to extend the lifespan of these cells in culture. To model the earliest stages of ovarian epithelial cell transformation, overexpression of the CMYC oncogene in IOSE cells, again co-cultured with INOF cells. These heterotypic models were used to investigate the effects of aging and senescence on the transformation and invasion of epithelial cells. Here we describe the methodological steps in development of these three-dimensional model; these methodologies aren't specific to the development of normal ovary and ovarian cancer tissues, and could be used to study other tissue types where stromal and epithelial cell interactions are a fundamental aspect of the tissue maintenance and disease development.

Heterotypic Three-dimensional In Vitro Modeling of Stromal-Epithelial Interactions During Ovarian Cancer Initiation and Progression

We describe methodologies for establishing in vitro heterotypic three-dimensional models comprising ovarian fibroblasts and normal ovarian surface or ovarian cancer epithelial cells. We discuss the use of these models to study stromal-epithelial interactions that occur during ovarian cancer development.

三次元異<em&gt; in vitroで</em卵巣がんの発生と進行中に間質相互作用の上皮&gt;モデリング

Epithelial ovarian cancers (EOCs) are the leading cause of death from gynecological malignancy in Western societies. Despite advances in surgical ...

Modeling Ovarian Cancer Multicellular Spheroid Behavior in a Dynamic 3D Peritoneal Microdevice

Ovarian cancer is characterized by extensive peritoneal metastasis, with tumor spheres commonly found in the malignant ascites. This is associated with poor clinical outcomes and currently lacks effective treatment. Both the three-dimensional (3D) environment and the dynamic mechanical forces are very important factors in this metastatic cascade. However, traditional cell cultures fail to recapitulate this natural tumor microenvironment. Thus, in vivo-like models that can emulate the intraperitoneal environment are of obvious importance. In this study, a new microfluidic platform of the peritoneum was set up to mimic the situation of ovarian cancer spheroids in the peritoneal cavity during metastasis. Ovarian cancer spheroids generated under a non-adherent condition were cultured in microfluidic channels coated with peritoneal mesothelial cells subjected to physiologically relevant shear stress. In summary, this dynamic 3D ovarian cancer-mesothelium microfluidic platform can provide new knowledge on basic cancer biology and serve as a platform for potential drug screening and development.

To study ovarian tumor progression in a physiologically relevant model, multicellular spheroids were cultured in a microdevice under simulated fluid flow. This dynamic 3D model emulates the intraperitoneal environment with the cellular and mechanical components where ovarian cancer metastasis occurs.

ダイナミックな3D腹膜のマイクロデバイスに卵巣癌多細胞スフェロイドの挙動のモデル化

Ovarian cancer is characterized by extensive peritoneal metastasis, with tumor spheres commonly found in the malignant ascites. This is associated with ...

生物工学

Three-Dimensional (3D) Tumor Spheroid Invasion Assay

Invasion of surrounding normal tissues is generally considered to be a key hallmark of malignant (as opposed to benign) tumors. For some cancers in particular (e.g., brain tumors such as glioblastoma multiforme and squamous cell carcinoma of the head and neck &#8211; SCCHN) it is a cause of severe morbidity and can be life-threatening even in the absence of distant metastases. In addition, cancers which have relapsed following treatment unfortunately often present with a more aggressive phenotype. Therefore, there is an opportunity to target the process of invasion to provide novel therapies that could be complementary to standard anti-proliferative agents. Until now, this strategy has been hampered by the lack of robust, reproducible assays suitable for a detailed analysis of invasion and for drug screening. Here we provide a simple micro-plate method (based on uniform, self-assembling 3D tumor spheroids) which has great potential for such studies. We exemplify the assay platform using a human glioblastoma cell line and also an SCCHN model where the development of resistance against targeted epidermal growth factor receptor (EGFR) inhibitors is associated with enhanced matrix-invasive potential. We also provide two alternative methods of semi-automated quantification: one using an imaging cytometer and a second which simply requires standard microscopy and image capture with digital image analysis.

Three-Dimensional 3D Tumor Spheroid Invasion Assay

Invasion of surrounding normal tissues is a defining characteristic of malignant tumors. We provide here a simple, semi-automated micro-plate assay of invasion into a natural 3D biomatrix that has been exemplified with a number of models of advanced human cancers.

三次元（3D）腫瘍スフェロイド浸潤アッセイ

Invasion of surrounding normal tissues is generally considered to be a key hallmark of malignant (as opposed to benign) tumors. For some cancers in ...

Quantitation of Intra-peritoneal Ovarian Cancer Metastasis

Epithelial ovarian cancer (EOC) is the leading cause of death from gynecologic malignancy in the United States. Mortality is due to diagnosis of 75% of women with late stage disease, when metastasis is already present. EOC is characterized by diffuse and widely disseminated intra-peritoneal metastasis. Cells shed from the primary tumor anchor in the mesothelium that lines the peritoneal cavity as well as in the omentum, resulting in multi-focal metastasis, often in the presence of peritoneal ascites. Efforts in our laboratory are directed at a more detailed understanding of factors that regulate EOC metastatic success. However, quantifying metastatic tumor burden represents a significant technical challenge due to the large number, small size and broad distribution of lesions throughout the peritoneum. Herein we describe a method for analysis of EOC metastasis using cells labeled with red fluorescent protein (RFP) coupled with in vivo multispectral imaging. Following intra-peritoneal injection of RFP-labelled tumor cells, mice are imaged weekly until time of sacrifice. At this time, the peritoneal cavity is surgically exposed and organs are imaged in situ. Dissected organs are then placed on a labeled transparent template and imaged ex vivo. Removal of tissue auto-fluorescence during image processing using multispectral unmixing enables accurate quantitation of relative tumor burden. This method has utility in a variety of applications including therapeutic studies to evaluate compounds that may inhibit metastasis and thereby improve overall survival.

Ovarian cancer metastasis is characterized by numerous diffuse intra-peritoneal lesions, such that accurate visual quantitation of tumor burden is challenging. Herein we describe a method for in situ and ex vivo quantitation of metastatic tumor burden using red fluorescent protein (RFP)-labeled tumor cells and optical imaging.

腹腔内卵巣癌転移の定量

Epithelial ovarian cancer (EOC) is the leading cause of death from gynecologic malignancy in the United States.  Mortality is due to diagnosis of 75% of ...

A Cancer Cell Spheroid Assay to Assess Invasion in a 3D Setting

The invasive nature of cancer cell lines is thought to correlate with their metastatic potential. Most traditional assays, however, do not examine these invasive features in a three-dimensional environment and the resulting data suffer from reduced biological applicability. Here an approach is presented to visualize the invasive ability of cell lines in a physiologically relevant setting. The cancer cell spheroid invasion assay first utilizes gravity to generate spheroids within drops of media that hang from the lid of a cell culture dish. Next, these spheroids are embedded in a 3D matrix consisting of a mixture of basement membrane materials and type I collagen. Cancer cell egression from the spheroids into the surrounding matrix is then monitored over time. The method described here can be modified to examine invasion after coculture of different cell types, inclusion of drugs/inhibitors, or alterations in extracellular matrix (ECM) constituents.

This method evaluates cancer cell invasion from spheroids into a surrounding 3D matrix. Spheroids are generated via the hanging drop culture method and then embedded in a matrix comprised of basement membrane materials and type I collagen. Invasion out of the spheroids is subsequently monitored.

3Dの設定で侵略を評価するために、癌細胞スフェロイドアッセイ

The invasive nature of cancer cell lines is thought to correlate with their metastatic potential.  Most traditional assays, however, do not examine these ...

Modeling the Early Steps of Ovarian Cancer Dissemination in an Organotypic Culture of the Human Peritoneal Cavity

The pattern of ovarian cancer metastasis is markedly different from that of most other epithelial tumors, because it rarely spreads hematogenously. Instead, ovarian cancer cells exfoliated from the primary tumor are carried by peritoneal fluid to metastatic sites within the peritoneal cavity. These sites, most notably the abdominal peritoneum and omentum, are organs covered by a mesothelium-lined surface. To investigate the processes of ovarian cancer dissemination, we assembled a complex three-dimensional culture system that reconstructs the lining of the peritoneal cavity in vitro. Primary human fibroblasts and mesothelial cells were isolated from human omentum. The fibroblasts were then mixed with extracellular matrix and covered with a layer of the primary human mesothelial cells to mimic the peritoneal and omental surfaces encountered by metastasizing ovarian cancer cells. The resulting organotypic model is, as shown, used to examine the early steps of ovarian cancer dissemination, including cancer cell adhesion, invasion, and proliferation. This model has been used in a number of studies to investigate the role of the microenvironment (cellular and acellular) in early ovarian cancer dissemination. It has also been successfully adapted to high throughput screening and used to identify and test inhibitors of ovarian cancer metastasis.

Here, we present a protocol to construct a three-dimensional in vitro model of the lining of the peritoneal cavity, composed of primary human mesothelial cells and fibroblasts layered with extracellular matrix, as a tool to investigate ovarian cancer cell adhesion, invasion, and proliferation.

ヒト腹腔器官培養における卵巣癌普及の初期段階のモデル化

The pattern of ovarian cancer metastasis is markedly different from that of most other epithelial tumors, because it rarely spreads hematogenously. ...

Modeling Ovarian Cancer Metastasis in Peritoneal Cavity Lining: A Method To Establish an In Vitro 3D Model of the Peritoneal Lining

Source: Peters, P. N. et al. <a href="https://www.jove.com/t/53541">Modeling the Early Steps of Ovarian Cancer Dissemination in an Organotypic Culture of the Human Peritoneal Cavity.</a> J. Vis. Exp. (2015)
In this video, we demonstrate the development of&#160; an in vitro &#160;three-dimensional model of the lining of the peritoneal cavity. This organotypic culture can help to investigate ovarian cancer cell adhesion, invasion, and proliferation.

腹腔内層における卵巣癌転移のモデリング:腹膜内層のin vitro 3Dモデルを確立する方法

Source: Peters, P. N. et al. Modeling the Early Steps of Ovarian Cancer Dissemination in an Organotypic Culture of the Human Peritoneal Cavity. J. Vis. ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

がん研究

婦人科系がん

アッセイと技術

Mesothelial Clearance Assay: An In Vitro Technique to Quantify the Invasion Ability of Ovarian Cancer Spheroids into Mesothelial Cell Monolayers

Source: Davidowitz, R. A.&#160;et al. <a href="https://www.jove.com/t/3888 ">In Vitro Mesothelial Clearance Assay that Models the Early Steps of Ovarian Cancer Metastasis.</a> J. Vis. Exp.&#160;(2012)
This video describes a technique to quantitatively measure the interaction of ovarian cancer spheroids with mesothelial cells, using fluorescently labeled cells and time-lapse video microscopy. This in vitro assay models the interaction between metastasizing ovarian cancer cell spheroids and mesothelial cells lining the peritoneal cavity in vivo.

リアルタイムで中皮細胞の卵巣癌スフェロイドアタッチメントおよび浸潤の評価

要約

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