Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Здесь представлен протокол по изготовлению сфероидного устройства визуализации. Это устройство позволяет динамические или продольные флуоресценции изображения сфероидов раковых клеток. Протокол также предлагает простую процедуру обработки изображений для анализа вторжения раковых клеток.
Вторжение раковых клеток из первичной опухоли в соседние здоровые ткани является ранним шагом в метастазах. Инвазивные раковые клетки представляют собой серьезную клиническую проблему, поскольку после их распространения не существует эффективного метода их ликвидации. Лучшее понимание механизмов, регулирующих вторжение раковых клеток может привести к разработке новых мощных методов лечения. Из-за их физиологического сходства с опухолями, сфероиды, встроенные в коллаген, я был широко использован исследователями для изучения механизмов, регулирующих вторжение раковых клеток во внеклеточную матрицу (ECM). Однако этот анализ ограничен (1) отсутствием контроля над встраиванием сфероидов в ЭКМ; (2) высокая стоимость коллагена I и стеклянных нижних блюд, (3) ненадежная иммунофлуоресцентная маркировка, из-за неэффективного проникновения антител и флуоресцентных красителей и (4) трудоемкой обработки изображений и количественной оценки данных. Для решения этих проблем мы оптимизировали трехмерный (3D) сфероидный протокол для изображения флуоресцентно помеченных раковых клеток, встроенных в коллаген I, либо используя покадровые видео или продольную визуализацию, и анализируем вторжение раковых клеток. Во-первых, мы описываем изготовление сфероидного устройства визуализации (SID) для надежного встраивания сфероидов в минимальный объем коллагена I, снижая стоимость анализа. Далее мы разграничим шаги для надежной маркировки флуоресценции живых и фиксированных сфероидов. Наконец, мы предлагаем простой в использовании макрос Фиджи для обработки изображений и количественной оценки данных. В целом, эта простая методология обеспечивает надежную и доступную платформу для мониторинга вторжения раковых клеток в коллаген I. Кроме того, этот протокол можно легко модифицировать в соответствии с потребностями пользователей.
Во время прогрессирования рака, раковые клетки могут приобрести пестрый и инвазивный фенотип, что позволяет им избежать опухолевой массы и вторгнуться в окружающиеткани 1. В конце концов, эти инвазивные раковые клетки могут достичь и расти внутри вторичных органов, процесс, называемый метастазированиерака 1. Метастазы вызывает более 90% смертей, связанных с раком2. Одна из причин этого заключается в том, что, хотя локализованные опухоли клинически управляемы, эффективных методов для ликвидации инвазивных раковых клеток после метастатического распространения не существует. Таким образом, появление инвазивных раковых клеток и переход от локализованных к инвазивным заболеваниям создает серьезную клиническую проблему. Определение того, как раковые клетки инициировать и поддерживать инвазивное поведение может привести к разработке новых мощных методов лечения.
3D-модель сфероидов является идеальной платформой для исследования подвижного поведения раковых клеток под контролем, но физиологически релевантных условий3. Действительно, в этом анализе, сфероиды раковых клеток встроены внутри внеклеточной матрицы (ECM), например коллагена I, который имитирует упрощенную опухоль. Затем визуализация используется для визуализации вторжения раковых клеток из сфероида в коллагеновую матрицу. Однако многочисленные проблемы ограничивают эту процедуру.
Первая проблема возникает на этапе встраивания, где жидкий коллаген матрицы может распространяться по поверхности блюда, в результате чего сфероид коснуться нижней части блюда. Следовательно, клетки сфероида распространяются на двумерной (2D) поверхности, нарушая трехмерную (3D) сфероидную морфологию. Увеличение объема коллагена является эффективным, но дорогостоящим решением. Чтобы предотвратить распространение клеток на 2D-поверхности, сохраняя при этом минимальный объем коллагена, мы разработали устройство сфероидной визуализации (SID), охвачив 1 мм толщиной, 3-луночное полидиметилсилоксан (PDMS) вставить на стеклянное дно блюдо.
Второй проблемой сфероидного анализа является маркировка раковых клеток в сфероидах, которая ограничена плохим проникновением антител и флуоресцентных красителей, эффект, который увеличивается с размером сфероида. В то время как идеальным решением для маркировки клеток является создание клеточных линий, стабилизированно выражаюющих флуоресцентный белок (ы), этот вариант в основном ограничивается увековеченными клеточными линиями и ограничен наличием флуоресцентных белковых химер. Здесь мы описываем оптимизированный протокол для иммунофлуоресценции окрашивания фиксированных сфероидов, а также эффективное использование цитоплазмического красителя для обозначения клеток непосредственно перед встраиванием сфероида.
Третьей проблемой сфероидного анализа является отсутствие простых макросов Фиджи для полуавтоматической количественной оценки вторжения клеток с течением времени. Для решения этой задачи мы описываем простую методологию анализа сфероидной области с течением времени. В качестве примеров мы иллюстр работаем с преимуществами этого протокола, используя линии ячеек 4T1 и 67NR.
1. Изготовление устройства для визуализации сфероидов (SID) для оптимизации встраивания сфероидов (длительность 1 день)
2. Образование сфероидов и встраивание в коллаген (длительность 4 дня)
ПРИМЕЧАНИЕ: Для живой визуализации сфероидов, продольно или в покадровых видео, используйте клеточную линию, выражают цитоплазмический и/или ядерный флуоресцентный белок. Если такая линия ячейки доступна, следуйте шагам, описанным в этом разделе. Кроме того, в разделе 3 предлагается протокол для обозначения раковых клеток в сфероидах с использованием цитоплазмического красителя.
3. Флуоресценция маркировки сфероидов
4. Обработка изображений для анализа вторжения рака с течением времени
ПРИМЕЧАНИЕ: Формат, необходимый для этого макроса, является одноканалю x,y,t изображение, сохраненное в .tiff файла.
Благодаря своей биосовместимости, PDMS широко используется для микрофабрики ограниченных скважин, марок и форм, которые произвели революцию в микропаттернации и микрофлюидных устройств. В описанной здесь методике он используется для создания СИД, настраиваемых скважин, которые оптими?...
3D печатный спейсер был разработан для создания 1-мм толщиной листов PDMS, которые затем могут быть использованы для легкого создания различных форм PDMS, как того требуют экспериментальные приложения. Благодаря простоте его изготовления и свободе изменять конструкцию, этот метод литья PDMS ?...
Авторов нечего раскрывать.
Мы хотели бы поблагодарить членов Temple Bioengineering за ценные дискуссии. Мы благодарим Дэвида Амброуза в центре цитометрии потока (Школа медицины Льюиса Каца) за помощь в сортировке клеток и Тони Бёма из IdeaS Hub (Колледж инженерии, Университет Темпл) за помощь в 3D-печати. Мы также благодарим наши ресурсы финансирования: Американское онкологическое общество научно-исследовательский грант 134415-RSG-20-034-01-CSM, Победить рак сейчас / Молодые следователи премии, Национальные институты здравоохранения, R00 CA172360 и R01 CA230777, все для BG.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 N NaOH | Honeywell Fluka | 60-014-44 | |
10X Dulbecco’s phosphate-buffered saline (PBS) | Gibco | SH30028.LS | |
16% paraformaldehyde (PFA) | Alfa Aesar | 43368-9M | |
1X Dulbecco’s phosphate-buffered saline (PBS) | Gibco | 20012027 | |
4’,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Invitrogen | D1306 | |
48-well plate | Falcon | T1048 | |
Alexa Fluor 647 phalloidin | Life Technologies | A20006 | |
Anti cortactin antibody | Abcam | ab33333 | 1 to 200 dilution |
Anti E-cadherin antibody | Invitrogen | 13-1900 | 1 to 100 dilution |
Bovine atelocollagen I solution (Nutragen) | Advanced Biomatrix | 501050ML | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma Aldrich | A4503-50G | |
CellTracker Red CMTPX Dye | Invitrogen | C34552 | |
Conical tubes | Falcon | 352095 | |
Coverslips | FisherBrand | 12-548-5E | |
Disposable container | Staples | Plastic cups | |
Disposable transfer pipette | Thermo Scientific | 202 | |
DMEM | Fisher Scientific | 11965118 | |
Double-faced tape | Scotch | ||
Ethanol | Sigma Aldrich | E7023-500ML | |
Fetal bovine serum (FBS) | Bio-Techne | S11550 | |
Fluoromount-G | eBioscience | 00-4958-02 | |
Glutaraldehyde | Sigma Aldrich | G5882-100mL | |
Hoescht nuclear stain | Thermo Fischer | 62249 | |
Isopropanol | Thermo Fischer | S25371A | |
MatTek dish (glass bottom dish) | MatTek Corporation | P35G-1.5-14-C | |
Methyl cellulose | Sigma Aldrich | M6385-100G | |
MilliQ water | |||
Penicilin/streptomycin solution | Thermo Fischer | 15140122 | |
Petri dish | Corning | 353003 | |
Pipet tips | Fisherbrand | 02-707 | |
Pipets | Gilson | F167300 | |
Poly-L-Lysine | Sigma | P8920 | |
Primary antibodies, user specific | |||
Rat Tail Collagen I | Corning | 47747-218 | |
Razor Blade | Personna | 74-0001 | |
Secondary antibodies, user specific | |||
Slides | Globe Scientific | 1354W-72 | |
Sylgard 184 Silicone | Dow Corning | 4019862 | |
Tape | Scotch | ||
Triton X100 | Sigma Aldrich | 10789704001 | |
Tween 20 | Sigma Aldrich | 655204-100ML |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены