Parakrin hücreler arasında sinyal çalışmaya proksimal kültür yöntemi

Özet

Parakrin ve juxtacrine hücresel etkileşimlerin tümör ilerleme, bağışıklık yanıtı, anjiogenez ve geliştirme de dahil olmak üzere birçok biyolojik süreçlerinde önemli bir rol oynamaktadır. Burada, proksimal kültür yöntemi parakrin sinyal incelemek için doğrudan hücresel temas engelleyen sırasında salgılanan faktörler yerelleştirilmiş konsantrasyonları nerede saklanır kullanılır.

Özet

Hücreler arası etkileşimler tümör ilerleme, bağışıklık yanıtı, anjiogenez ve geliştirme de dahil olmak üzere birçok biyolojik süreçlerinde önemli bir rol oynamaktadır. Parakrin veya juxtacrine sinyal bu tür etkileşimler aracılık eder. Bir şartına orta ve coculture çalışmalar etkileşimleri bu iki tür arasında ayırımcılık için en yaygın yöntem vardır. Ancak, yerelleştirilmiş yüksek konsantrasyonda microenvironment salgılanan faktörler parakrin etkileşimleri sırasında etkisini doğru tarafından şartına orta recapitulated değil ve böylece, imprecise sonuçlara yol açabilir. Bu sorunu çözmek için parakrin sinyal çalışmaya proksimal kültür yöntemi tasarladılar. İki hücre tipleri 0.4 µm gözenekli bir 10 µm kalınlığında Polikarbonat membran her iki yüzeyi yetiştirilmektedir. Gözenekleri salgılanan faktörler değişimine izin ver ve aynı zamanda, juxtacrine sinyal inhibe. Hücreleri toplanan ve uç noktada parakrin sinyal etkilerini belirlemek için lysed. Salgılanan faktörlerin yerelleştirilmiş konsantrasyon degradeler için izin vermeye ek olarak, bu yöntem takmaktan kültürünün yanı sıra inhibitörleri kullanımını içeren deneyler için mükellef olur. Biz yumurtalık kanseri hücreleri ve metastaz sitesinde karşılaştıkları mesothelial hücreler arasındaki etkileşimler eğitim için bu yöntemi kullanırken, çeşitli alanlarda sinyal parakrin çalışmaya araştırmacılar için herhangi bir iki yapışık hücre tipleri için adapte edilebilir, tümör microenvironment, immünoloji ve geliştirme de dahil olmak üzere.

Giriş

Kanser hücreleri ve tümör microenvironment tümör ilerleme arasındaki üretken karşılıklı etkileşimler rolü de kurulmuş olup araştırma kanser biyoloji¹' deki önemli bir odak noktası haline gelmiştir. Çift yönlü sinyal benzer örnekleri şifa, bağışıklık yanıtı, anjiogenez, kök hücre nişler, yara ve geliştirme^2,3,4,5,6 sırasında açısından büyük önem taşıyor ^{, 7 , 8}. hücreleri hücre kaderi, doku fizyolojisi ve hastalık ilerleme belirleyen çeşitli şekillerde ekstraselüler ipuçlarını kendi microenvironment gelen tepki bu biyolojik süreçler içinde ortak bir tema olduğunu. Bu nedenle, odak giderek tür hücre-hücre iletişim içinde yer alan mekanizmaları daha iyi bir anlayış geliştirmek doğru döndü. Bu tür etkileşimler çoğunluğu ücretli olabilecek parakrin veya hücreler arasında sinyal juxtacrine. Parakrin sinyal bir yanıtta ise^9,10, tetikleme çevresinde, tabloda başka bir hücreyi tarafından karşılık gelen reseptörleri juxtacrine algılanan spesifik sinyal faktörler bir hücre salgılanmasını içerir sinyal iki hücre dahil^11,12hücresel bileşenleri arasında doğrudan temas gerektirir.

Böyle sinyal doku homeostazı, hem de tümör microenvironment çok önemli bir bileşenidir. Kanser hücrelerinin parakrin ve juxtacrine faktörleri kanser ilişkili fibroblastlar (restorantlar), bağışıklık hücreleri ve adiposit^13,14,15,16gibi tümör stroma hücreden faydalanın. Juxtacrine sinyal bitişik ligandlar ve çentik sinyal veya integrinler ve onların anılan sıraya göre arasındaki etkileşimler reseptörler içerir iken büyüme faktörleri, sitokinler, kemokinler, vb, aracılı sinyal parakrin hücre dışı matriks proteinleri. Yumurtalık kanseri hücreleri ve restorantlar arasındaki karşılıklı etkileşimler tümör ilerleme ve metastaz¹⁴önemini göstermiştir. Benzer şekilde, anahtar mikroRNA ve metastatik kolonizasyon^17, teşvik kanser hücreleri transkripsiyon faktörleri Onkolojisti yumurtalık kanser hücrelerinin metastaz sitenin kapsayan mesothelial hücreler ile etkileşimleri düzenleyen ¹⁸.

Bir şartına orta ikinci hücre tipi ile tedavi etmek için bir hücre türünden toplanan kullanımı dahil parakrin sinyal üzerinde çoğu çalışmaları. Bu yaklaşım yaygın olarak kullanılan iken, alan hücre microenvironment salgılanan faktöründeki yerelleştirilmiş yüksek konsantrasyon düzeyleri etkili çoğaltmaz. Aynı zamanda bir hücre tarafından üretilen salgılanan faktörü, sürekli akış kinetik çoğaltmak başarısız olur ve komşu hücre tarafından alınan. Parakrin salgılanan faktörler sadece kaynak hücre çevresinde gerekli konsantrasyonlarda ve diffüz ve mesafe arttıkça dışarı seyreltik eğilimi gibi kısa mesafelerde etkilidir sinyal. Salgılanan faktör bu yerelleştirilmiş yüksek yoğunlukta bir yanıt reseptör hücre olarak tetiklemek için esastır. Ayrıca, alıcı hücrelerdeki yanıt da yeni salgılanan faktörler ve onların sürekli tükenmesi bozulması, bağlama ve içselleştirilmesi alıcı hücreler ve kaynak hücreye uzak difüzyon yoluyla denge bağlıdır. Klimalı orta yüksek yerelleştirilmiş konsantrasyonları microenvironment içinde mevcut için hesabına konsantre olabilir, ama bu doğru bir şekilde tam konsantrasyonları çoğaltma yapamaz. Ayrıca, üretimin doğal kinetik ve faktör ilgili tükenmesi taklit edemez. Daha doğrusu parakrin sinyal çoğaltmak ve mekanizmaları sinyal juxtacrine ayırmak için her iki yüzeyi geçirgen membran iki hücre tipleri büyüyen içerir bir roman proksimal kültür yöntemi tasarladılar. Gözenekleri juxtacrine etkileşimleri önlemek ve henüz yerelleştirilmiş yüksek konsantrasyonları salgılanan faktörler değişimine izin vermek için küçük. Bu şekilde, bu sistem üretim kinetik ve parakrin faktörler tükenmesi korur.

Protokol

Protokol kurumsal düzenleme kurulu, Indiana Üniversitesi kuralları izler.

1. hücre hazırlık

1. Yalıtım ve kültür insan birincil mesothelial hücreler
   1. Ayrı tutma insan birincil mesothelial hücreleri (HPMCs)^17,18 daha önce açıklanan ve onları büyümek insan omentumun büyüme orta [Dulbecco'nın modifiye kartal Orta (% 10 fetal Sığır serum, % 1'i içeren DMEM) tamamlamak penisilin-streptomisin, % 1 esansiyel olmayan amino asitler ve % 1'i vitamin] 37 ° C ve % 5 CO₂.
      Not: HPMCs genellikle % 100 izdiham (Şekil 1A) yetiştirilmektedir.
2. Yumurtalık kanser hücrelerinin büyüme koşulları
   1. Tam büyüme orta 37 ° C ve % 5 CO₂HeyA8 yumurtalık kanseri hücrelerinde büyür.
      Not: Kullanım HeyA8 yetiştirilen yaklaşık % 80'i izdiham (Şekil 1B) hücreleri.

2. hücre kültürü

1. Proksimal kültür set-up
   1. 6-iyi plakaları ile 10 mikron kalınlığında Polikarbonat doku kültürü tedavi membran 0.4 mikron gözenekleri (10⁸ gözenekleri/cm²) ve 4,67 cm² büyüme alanı için kullanım Transwell ekler. Gerekirse, optimize etmek için farklı Ekle boyutları göre büyüme yüzey alanı seribaşı hücre sayısı ölçekleyerek. Sıcak tam büyüme orta, tripsin ve fosfat tamponlu tuz (PBS) kullanmadan önce 37 ° c.
2. Ekler hazırlanıyor
   1. HeyA8 hücre membran ucun alt yüzeyinde tohum için INSERT steril forseps kullanarak onun paketinden çıkarın ve bir steril 15 cm kültür tabak içinde ters yerleştirin.
   2. Derinliği ters Ekle karşılamak ya da herhangi bir uygun Steril konteyner ile vekil için olduğu gibi 15 cm tabak kullanın. Deney bağlı olarak ekler gerekli sayıda 15 cm çanak yerleştirin.
   3. Buna göre üç denetimi ve üç deneysel koşullar etiket ekler kenarında bir marker ile.
3. Kanser hücrelerinin hazırlanıyor
   1. 25 cm² şişeye (~ 2 x 10⁶ hücreler) % 80 izdiham, yetiştirilen HeyA8 hücre trypsinize, 40 – 60 s için 1 mL tripsin (%0.25) ekleyin ve tripsin tam büyüme ortamının 6 mL ile nötralize etmek için.
   2. 500 x g oda sıcaklığında (RT) 3 dk de hücreleri santrifüj kapasitesi, süpernatant atmak ve hücre Pelet tam büyüme orta 5 mL resuspend. Trypan mavi boya hariç tutma yöntemini kullanarak canlı hücreleri saymak.
4. Kanser hücrelerinin tohumlama
   1. 100.000 hücre/mL tam büyüme orta canlı HeyA8 hücrelerinin askıya alma. Tam büyüme orta (ters beri bu şimdi, karşı karşıya) Ekle alt 800 μL içinde dikkatle tohum 80.000 HeyA8 hücreleri.
   2. Böylece hücreleri Ekle (Şekil 1 c) kalır bir kubbe gibi şekli oluşturmak için hücre tohum. Membran Merkezi'nden başlayın ve yavaş yavaş pipetting süre eşmerkezli daireler dışa doğru hareket. 3 mm den fazla herhangi bir orta dökülmesini önlemek için kenarından gidiyor kaçının.
      Not: Numaralı seribaşı hücre sayısı hücre büyüme oranı ve deneme süresi bağlıdır. Proksimal bu kültürü için tohumlari HeyA8 hücre sayısı optimize ve hücreleri üçüncü günün sonunda % 80 – 90 birleşmesi olacak.
5. Kanser hücre Eki
   1. 15 cm çanak kapağı ve dikkatle CO₂ kuluçka için ekler içeren yemek taşımak. Orta ve hücreleri üzerine yerleştirin Bu adımda damla bozmaya değil önemlidir. Kanser hücrelerinin Ekle'nin üzerine takmak izin vermek 4 h için 37 ° C'de hücreler bırakın.
6. Mesothelial hücreler hazırlanıyor
   1. Yaklaşık 4 saat sonra % 100 izdiham tripsin (% 0,25) 1-2 min için 2 mL ile 75 cm² şişeye (~ 4 x 10⁶ hücreler) içinde yetiştirilen HPMCs trypsinize ve tripsin tam büyüme ortamının 12 mL ile nötralize.
   2. Hücreleri, 500 x g de RT 3 dk santrifüj kapasitesi, hücre Pelet 10 mL tam büyüme orta resuspend ve trypan mavi boya hariç tutma yöntemini kullanarak canlı hücreleri saymak.
7. Mesothelial hücreler tohumlama
   1. Canlı HPMCs 300.000 hücre/mL tam büyüme aracı olarak askıya alma. Taze tam büyüme ortamının 2.5 mL 6-şey plaka her şey için ekleyin. Dikkatle Biyogüvenlik hood için dışarı ekler içeren 15 cm çanak getir. Steril forseps kullanarak, INSERT flip ve dik, tam büyüme orta (Şekil 1 c) dalmış alt yüzey bağlı HeyA8 hücreleri ile 6-şey kalıbının kuyuya yerleştirin.
   2. Tohum 450.000 HPMCs (Şekil 1 c) kuyunun bakan yüzeyi veya ekler olmadan herhangi bir HeyA8 hücreleri HPMC denetimler için bağlı HeyA8 hücreler ekler iç büyüme ortamının 1,5 ml askıya. Hücreleri olmadan büyüme ortamının 1.5 mL HeyA8 denetimleri ekleyin.
8. Proksimal kültür büyüyen
   1. Proksimal kültür için 72 h 37 ° C ve %5 CO₂ CO₂ kuluçka büyümeye izin. Gerekirse, orta aşağıdaki gibi doldurulan.
      1. İç ekleme için 750 µL kaldırın ve taze tam büyüme ortamının 750 µL ekleyin.
      2. Dış ekleme (6-şey plaka) için 1 mL kaldırın ve 1 mL taze tam büyüme ortamının ekleyin. 1 mL tek adımda orta değiştirme kolaylığı için seçildi. İsterseniz, 1,25 mL kaldırıldı ve yerine.
9. Hücre toplama
   1. Hücreleri proksimal kültür 72 h sonra toplamak. Hücreleri çapraz bulaşma HeyA8 hücreleri ve HPMCs. Trypsinize önlemek için bu adımı, özel dikkat, onları santrifüj kapasitesi ve çapraz kontaminasyonu önlemek için membran hücrelerdeyse lysing yerine Pelet parçalayıcı.
10. Hücreleri trypsinizing
    1. Her iki ucun 1 x PBS ile yıkayın.
    2. Yeni bir de ekler nakletmek ve tripsin eklemek. Tripsin 0.5 mL ucun içeriye doğru ekleyin ve tripsin 2 mL 6-şey kalıbı Ekle alt yüzeyine bağlı kanser hücrelerinin trypsinize ekleyin. 37 ° C'de 2 dk plaka kuluçkaya
11. Tripsin nötralize
    1. Tam büyüme orta 1 mL tripsin nötralize, yukarı ve aşağı, pipet ve sonra hücreleri almak ve etiketli toplama tüp aktarmak için INSERT içine ekleyin. Tam büyüme ortamı tam bir nötralizasyon için bir ek 2 mL ekleyin. Membran değil delmek hücrelerin bir çapraz kontaminasyonu önlemek için pipetting süre için özen gösterilmelidir.
    2. Hücreleri ekleme alt toplamak için böylece hücreleri 6-şey kalenin dibine oldu ekledi adım 12,2 alt yüzeyine 2-3 x 2 mL tripsin pipette. Tripsin plaka altındaki büyüme ortamının 6 mL ile etkisiz hale getirmek ve etiketli toplama tüp plaka içeriğini aktarmak.
12. Toplama ve hücre lysing
    1. 500 x g 3 dk de hücreleri santrifüj kapasitesi ve medya Aspire edin. Resuspend ve fenol ve guanidin thiocyanate-tabanlı lizis reaktif RNA çıkarılması için 0.7 mL ile hücre topakları parçalayıcı. Herhangi bir uygun kiti kullanarak RNA yalıtmak.

3. kantitatif gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu

Not: Aşağıdaki adımlarda bir nicel gerçek zamanlı polimeraz zincir gen ifadeleri değişikliklerin sonucu olarak proksimal kültür çalışmaya tepkimesi (qPCR) açıklanmıştır.

1. CDNA RNA örneklerinden qPCR için hazır olun. Uygun herhangi bir ters transkriptaz Ters transkripsiyon tüm mRNA emin olmak için karşılık gelen bir tampon ve rasgele astar ile kullanın (bkz. Tablo malzeme).
2. Fibronektin (FN1) ve E-cadherin (CDH1) mRNA ifade düzeyde değişiklikleri değerlendirme ve büyüme faktörü beta 1 (TGFβ1) tarafından qPCR gliseraldehit 3-fosfat dehidrogenaz (GAPDH) olarak bir iç kontrol ile dönüşümü. Standart ticari olarak mevcut gen ifade deneyleri ( Tablo malzemelerigörmek) kullanmak veya astar tasarım için mümkündür.
3. HeyA8 kontrolleri ile HPMCs ve proksimal kültür HPMC kontrolleri ile yetiştirilen HPMCs ile proksimal kültüründe yetiştirilen HeyA8 hücreleri karşılaştırın.

Sonuçlar

Onkolojisti yumurtalık kanser hücrelerinin metastaz periton boşluğuna¹⁹içinde yerinde mesothelial hücreler karşılaşma. Mesothelial hücreler yardımıyla uyarlamalı başarılı metastaz^{17,18,20,21 etkinleştirmek yumurtalık kanser hücrelerinin yanıt-e doğru inducing içinde üretken parakrin ve juxtacrine etkileşimleri} . Pr...

Tartışmalar

Parakrin ve juxtacrine hücreler arasında sinyal mekanizmasının anlama, normal doku homeostazı hastalığı koşullar^7,ve⁸hakkında daha iyi bilgi geliştirmek için önemlidir. Çoğu parakrin toplayarak yürütülen çalışmalar sinyal orta bir hücre tipi ve diğer hücre tipi tedavi etmek için kullanarak şartına. Bu yöntem doğal sadeliği içinde bir avantaja sahiptir. Ancak, bu doğru hücresel microenvironment salgılanan faktörler yerelleştiril...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
24 mm Transwell permeable support with 0.4 µm Pore Polycarbonate Membrane Insert	Corning (Costar)	3412	• 10 µm thick translucent polycarbonate membrane • Treated for optimal cell attachment • Packaged 6 inserts in a 6 well plate, 4 plates per case • Membrane must be stained for cell visibility • Sterilized by gamma radiation
6 well plate	Corning (Falcon)	353046	Flat Bottom, TC-treated, sterile, with Lid
15 cm culture dish	Corning (Falcon)	353025	Sterile, TC-treated Cell Culture Dish
DMEM	Corning (Cellgro)	10-013-CV
Penicillin Streptomycin	Corning	30-002-CI
MEM Nonessential amino acids	Corning (Cellgro)	25-025-CI
MEM Vitamins	Corning (Cellgro)	25-020-CI
0.25% Trypsin, 2.21 mM EDTA	Corning	25-053-CI
Fetal bovine serum	Atlanta Biologicals	S11150
Pipets			Any make is fine
CO2 Incubator			Any make is fine
Biosafety level II cabinet			Any make is fine
FN1 TaqMan Gene Expression Assay	ThermoFisher Scientific	Hs01549976_m1
TGFB1 TaqMan Gene Expression Assay	ThermoFisher Scientific	Hs00998133_m1
CDH1 TaqMan Gene Expression Assay	ThermoFisher Scientific	Hs01023895_m1
GAPDH TaqMan Gene Expression Assay	ThermoFisher Scientific	Hs99999905_m1
miRNeasy mini RNA isolation Kit	Qiagen	217004
High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit	ThermoFisher Scientific	43-688-13
HeyA8 ovarian cancer cells	Obtained from Ernst Lengyel Lab, University of Chicago
TGFβ Neutralizing Antibody	R&D Systems	MAB1835-100