Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Beyin tümörü başlatan hücreler (BTICs), heterojen bir tümör sahip kök hücre özellikleri içinde nadir hücrelerinin tanımlanması insan beyin tümörü patogenezinde sağlayan yeni anlayışlar içine. Biz BTICs için zenginleştirmek özgü kültür koşullarının rafine var ve biz rutin daha bu popülasyonların zenginleştirmek için flow sitometri kullanın. Tek hücre RT-PCR ile kendini yenileme analizleri ve transkript analiz sonra bu izole hücreler üzerinde de yapılabilir.
Beyin tümörlerinin tipik olarak sinir soy belirteçler, çeşitli ifade morfolojik olarak farklı hücre oluşmaktadır. Stem hücre özellikleri ile tümör hücrelerinin sadece nispeten küçük bir kısmı olarak adlandırıldı, beyin tümörü başlatıcı hücreleri (BTICs), çoklu soyların birlikte ayırmak kendini yenilemek ve in vivo olarak tümör başlatmak için bir yeteneğine sahiptirler. Biz aslında insan beyninin çeşitli tümörlerde normal nöral kök hücreler (NSC'lerde) için kullanılır ve bu kültürü yöntemi özellikle kök benzeri popülasyonları için seçtiği bulundu kültür koşulları uygulanır. Serum serbest orta (MGK) bir farklılaşmamış kök hücre devletin bakım için izin verir, ve bFGF ve EGF ilave çoklu güçlü, kendini sürekli yenileyen yayılması ve genişletilebilir tumorspheres sağlar.
İlave her tümörün BTIC nüfusu karakterize etmek için, flow sitometri ile hücre yüzey belirteçleri değerlendirmek. Biz de daha spesifik karakterize ilgi popülasyonları sıralayabilirsiniztirme. Kendini yenileme deneyleri 96 kuyucuğu ayrılır tek BTICs gerçekleştirilir; 37 inkübasyon sonrasında tumorspheres oluşumu ° C kök veya progenitör hücre varlığını gösterir. Belirli bir nüfus Çoklu hücre sayıları, aynı zamanda kendini yenileme kapasitesini analiz etmek için, seyreltme analizi sınırlandırılması için farklı kuyularda sıralanabilir. Biz de tek hücre RT-PCR kullanarak belirli bir hücre popülasyonu içindeki diferansiyel gen ekspresyonu çalışabiliriz.
Aşağıdaki protokoller BTIC popülasyonları gibi tumorspheres ayrışma için zenginleştirmek için primer insan örnekleri ayrışma ve kültürleme için işlemler açıklanmaktadır. Ayrıca akım sitometri analizi veya sıralama, kendini yenileme deneyleri ve tek hücreli RT-PCR için boyama için protokoller dahildir.
Beyin tümörleri insanlarda bilinen en agresif ve heterojen kanserler arasındadır. Onların erken tespiti ve teşhisi, modern nöro-görüntüleme teknolojisi tarafından kolaylaştırılmış olmasına rağmen, biz yine de özellikle diffüz, invaziv olanları veya beyinde derin yerleşimli olanlar için, birçok beyin tümörleri için tedavi edici tedaviler yoksundur.
Beyin tümörleri çok agresif ve çoğu zaman çaresiz doğası nedeniyle çocuklarda kanser ölümlerinin önde gelen nedenlerindendir. Glioblastoma (GBM), erişkinlerde en sık rastlanan primer beyin tümörü olan eşit ölümcül prognozu 1 için korkulan en saldırgan insan kanserleri, biridir. Bu son derece malign astrositik tümör (WHO grade 4) genellikle yetişkinlerin hemisferlerin oluşur ve aynı zamanda küçük çocuklar ve bebeklerde oluşabilir. Onun büyüme hızlı ve infiltratif ve tanı patolojik özellikleri, nükleer pleomorfizm, mikrovasküler proliferasyon ve nekroz 2,3 bulunmaktadır. Adul içints yeni teşhis GBM birlikte ortanca sağkalım nadiren tüm tedavilerin genellikle yoksul cevapları, 12 ay 1 ötesine uzanır. Biz somatik kök hücre ve kanser hücreleri tarafından paylaşılan birçok fonksiyonel ve genetik benzerlikler bulunmaktadır kaydetti ve normal beyin gelişimini düzenleyen moleküler yollar genellikle kanser düzensiz olduğunu. Beyin tümörlerinin çalışma kök hücre biyolojisi paradigmalar uygularken, biz prospektif belirlemek ve proliferasyon, kendini yenileme kök hücre özelliklerini sergiledi insan GBMs bir hücre subpopülasyonu arındırmak için ilk araştırmacılardan olan, ve in vitro 4 ve farklılaşma İn vivo 5. Biz aslında çok pediatrik ve yetişkin beyin tümörleri için in vitro 6,7 normal nöral kök hücreler (NSC'lerde) karakterize etmek için kullanılan kültür koşulları ve testleri uygulanır ve CD133 8 nöral progenitör hücre yüzey işaretleyici için sıralama hücre tarafından bu kök-benzeri hücreler için zenginleştirilmiş ,9. CD133 + beyin tümörü fraksiyonu NOD-SCID fare beyinlerinde 5,10 CD133-fraksiyonu daha tümör gelişimini çok daha yüksek frekanslı vardı hücrelerini içeriyordu. Bu resmen kök hücre özellikleri ile beyin tümör hücrelerinin sadece nadir alt, tümör-başlatıcı adı "beyin tümör hücrelerinin başlatılması" onlara kazanç veya "BTICs" olduklarını belirlediler. BTICs ve roman tanımlama birçok solid tümör için temel olarak kanser kök hücre hipotezi 10-13 için güçlü bir destek vererek, insan beyninin tümörogenez sağlayan yeni anlayışlar içine, ve daha etkin kanser tedavilerinin 14-20 için yeni bir hücresel hedef kurar. Tümör toplu öldürme odaklı tümör büyümeye devam sağlayan nadir kök benzeri fraksiyonu kaçırabileceği Tedaviler. Kanser kök hücre öldürme odaklanan beyin tümörleri olan hastalar için daha iyi tedavi ve prognoz verebileceğini Tedaviler.
BTIC nüfus incelemek için, bizim cultu rafine varÖzellikle kök hücre özelliklerine sahip İnsan beyin tümörleri içinde hücre popülasyonları için seçmek için protokolleri yeniden. Serum serbest, nöral kök orta bir farklılaşmamış kök hücre devletin bakım sağlar, hücre (MGK) ve temel fibroblast büyüme faktörü (bFGF), epidermal büyüme faktörü (EGF) ve lösemi inhibitör faktör ilavesi (LIF) sağlar çok güçlü, kendini sürekli yenileyen ve genişletilebilir insan tumorspheres yayılması. Burada, birincil beyin tümörleri ve BTIC popülasyonlar için zenginleştirmek MGK orta kültür onları işlemeye dahil yöntemleri açıklanmaktadır. Bizim deneysel model sistemi bu hücreleri sadece minimal kök altında kültüre gerçeğini vurgulamak için "BTIC hasta izolatları" çağrısında bulundular kök hücre popülasyonlarının için seçmek için hücre koşulları. gibi CD133 ve CD15 ve akım sitometri analizi gibi temel kök hücre belirteçleri için BTIC popülasyonlarının sonraki immunolabelling de açıklanmıştır. Biz o zaman sınırlayıcı seyreltme analizini tartışır,Hangi BTICs ve kendini yenileme potansiyeli okuyan yardımcı olur. Nihayet, biz AmpliGrid Slaytlarınıza tek hücre sıralama ve tek hücre RT-PCR yaparak bu nadir hücrelerin gen ekspresyon analizi keşfedebilirsiniz. Bu teknikler ayrıca bu tür medulloblastom, ependimoma, pediatrik gliomları gibi diğer beyin tümörleri için de geçerlidir.
1. Beyin Tümörü Doku Kültürü
Kültüründe ilk gün için, ortamı değiştirmek gerekmez: medya rengi hafif sarı olduğunda kontör sadece gerektiği kadar 1-2 ml medya ile, daha sonra kültür ve değişim ortamı gözlemlemek devam ediyor.
2. Akış sitometrisi için Tumorsphere Ayrışma
3. Yüzey Boyama
4. Akım Sitometri Toplama ve Analizi
Akış veri toplama ve analiz özellikleri aracı bağlıdır. Örnek negatif örnekleri çalıştırın ve cihaz ayarlarını İleri (boyut) ve Side (taneciklik) dağılım için kurulmuştur. Bu dağılım deseni son kullanıcı enkaz dahil, örnekteki tüm hücreleri görüntülemenize olanak sağlar. Bir bölge, genellikle ilgi hücrelerin yaklaşık çizilir. (Şekil 4a) Ayarlar ardından af ilk on yıl içinde olumsuz hücreleri yerleştirmek için gerekli tüm floresans dedektörler için kurulanluorescence yoğunluk arsa. Birden fazla boya veya florokrom kullanıldığında, tek lekeli kontroller renk kompanzasyon değerleri (floresans emisyon müdahale çıkarma) kurmak için çalıştırılması gerekir. Kullanılır ve ölü hücreler (Şekil 4b) dışlamak için çizilmiş bir ikinci bölge - canlı hücreler, örneğin 7-AAD (uyarma 488/emission 655 7-Amino-aktinomisin D) gibi bir canlılığı boya çalışırken. Bu bölgelerin her ikisinde örneklerin herhangi daha fazla analiz için uygulanır.
5. Kendini yenileme Assay
Büyük klonal küre büyüme tarafından kolaylaştırılır anahtarı testi kendini yenileme kapasitesi, sınırlayıcı seyreltme testin in vitro testtir. Tumorspheres disosiye ve kuyu başına tek bir hücreye dilüsyonlarda aşağı dağıtılır, ve kültür 7 gün içinde izleyen kürenin oluşum oranı hesaplanır. 7. gün, her hücre kaplama yoğunluk için küreler (F 0) içermeyen kuyuların yüzdesi hesaplanır ve çizilirkuyu başına hücre (x) sayısına karşılık. Her da en az bir tumorsphere oluşturmak için gereken hücre sayısı çizgi 0.37 seviyesini (C = 0 e-x) kestiği nokta tespit edilir. Hücrelerin bir Poisson dağılımı, bu hesaplama (% 37 kesişir) bütün hücre popülasyonu (Şekil 5) clonogenic kök hücrelerin frekansı yansıtır, böylece kuyu başına bir hücrenin seyreltme ile F = 0 0.37 karşılık gelir.
6. Tek Hücre RT-PCR
Farklı topluluklarda Tek hücreleri AmpliGrid slayt (Beckman Coulter kedi # AG480F) üzerinde tepki sitelerinde Beckman Coulter MoFlo XDP göre sıralanır. Tek hücreli RT-PCR üreticinin spesifikasyonlarına göre AmpliGrid Tek Bir Adım RT-PCR sistemi (Beckman Coulter kedi # OAX04515) kullanılarak yapılır. Kısaca, tek bir hücre, bir kayar AmpliGrid her bir reaksiyon yeri yatırılır, her biri bir tek hücre varlığıReaksiyon sitesi mikroskop ile onaylamıştır. Ters transkripsiyon (RT) ele geçirilmesini örnek önlemek için sıralama hemen sonra gerçekleştirilir. RT master miks kiti talimatlarına (Tablo 4) göre, taze hazırlanır. Bu reaksiyon başına 25 uM rasgele primerlerin (Promega) ve 0.03 ul kullanılır; ana karışımı 1 ul her bir reaksiyon yeri merkezine eklenir. Bu, hemen sızdırmaz çözeltisi (Beckman Coulter, cat # OAX04503) 5 ul ile kaplanır. Bir AmpliSpeed slayt cycler (Beckman Coulter, cat # OAX04101) kullanılarak, slaytlar 25 ° inkübe edilir 10 dakika, 42 ° C'de 10 dakika, ve 55 ° C de 45 dakika süre ile. Ters transkripsiyon, DNase / RNase içermeyen su ile 3 ul her bir reaksiyon yeri ilave edilir ve bütün karışım, bir PCR tüp (1 tüp / sitesi) aktarıldıktan sonra. 8 ul qPCR ana karışımı (5 ul SYBR Yeşil (Quanta), 1 ul su, 10 uM ileri ve ters primerler karışımı 1 ul) ve ayrıca 2 ve: bir PCR plaka, 10 ul bir reaksiyon hacmi kantitatif PCR için kullanılmıştırMu; RT karışımın l. Gerçek-zaman ölçümü için, numuneler aşağıdaki program kullanan bir BioRad döngü cihazı üzerinde çalışır: 60 saniye için 60 saniye, 72 ° C, 30 sn için 95 ° C'de 10 dakika, 95 ° C'de 45 döngü, 60 ° C'de, ardından 72 ile 10 dakika ° C ve erime eğrisi analizi. Ct değerleri, Opticon izleyicisi 3 (BioRad) kullanılarak tayin edilmiştir. Üç genler temizlik gen olarak GAPDH dahil, hücre başına değerlendirilebilir. Gen ekspresyonu 2-ΔCt göre GAPDH ifade normalize edilir. Biyolojik teknik çoğaltır eksikliği telafi etmek için çoğaltır gibi aynı çeşit, aynı nüfusunun en az bir düzine tek bir hücre kullanılabilir.
7. Temsilcisi Sonuçlar
Şekil 1 GBM ile temsili bir hastanın Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) gösterir. Beyin tümörü örnekleri Hamilton Sağlık Bilimleri / McMaster Sağlık S olarak onaylanmış, ameliyattan hemen sonra hasta rıza elde edilirciences Araştırma Etik Kurulu. Her örnek bir kısmı rutin klinik tanı nöropatolog verilir. Şekil 2 'de gösterildiği gibi geri kalan örnek işlenir. Şekil 3 'de gösterildiği gibi bir kere büyüme faktörleri, şekil tumorspheres ile birlikte sinir kök hücre ortamı içinde kaplanmış tümör hücreleri,.
Tümör hücreleri sinir kök hücre yüzey işaretleyicileri CD133 ve CD15 ile işaretlenmiş ve Şekil 4'te gösterildiği gibi akış sitometrisi ile analiz edilmiştir.
Örneğin, CD15 + / CD133 için farklı topluluklarda Tek hücreleri +, CD15 + / CD133-, CD15-/CD133 +, CD15-/CD133- ardından 96 kuyucuğu (Şekil 5a) içine veya AmpliGrid slaytlar (Şekil 6a) halinde sıralanır.
96 plaka, kendini yenileme kapasitesi (örn. CD133 + hücreleri), (Şekil 5b) sahip tek hücreli, incu takiben (Şekil 5c) tumorspheres oluşabilirbation. Bir kendini yenileme grafiği kuyu başına oluşan kürelerin sayısını sayarak (5d Şekil) çizilebilir. Tek hücre Ampligrid slayt (Şekil 6a) reaksiyon yeri ayrılmıştır. Tek hücrelerden çıkartılan RNA ters Advalytix AmpliSpeed (Şekil 6b) kullanılarak transkribe edilebilir. Elde edilen cDNA Gerçek zamanlı RT-PCR (Şekil 6c) gerçekleştirmek için kullanılır.
Şekil 1. Bir hasta GBM manyetik rezonans görüntüleme (MRG). Başağrısı bir ay uzun bir geçmişi ve kusma, uyuşukluk ve görme bulanıklığı bir haftada geçmişi olan bir 16 yaşındaki kızın beyin MRI taraması. Aksiyel FLAIR sekansı büyük bi-hemisferik ("kelebek") GBM gösterir.
Şekil 2. Beyin tümörü işleme. Beyin tümörü örnekleri obta vardırameliyattan hemen sonra hasta rıza dan ined. Bunlar (a) gösterildiği gibi, mekanik olarak ayrılmış olan ve 15 dk (b) için 37 ° C'da bir 30 rpm sallanan kuluçka makinesi içinde inkübe edilerek Liberase ile aCSF daha sonra enzimatik olarak ayrılmış bulunmaktadır.
Şekil 3,. BTIC nüfus kültür tumorspheres oluştururlar. Büyüme faktörleri ile tam nöral kök hücre medya kaplama Disosiye beyin tümör hücrelerine tumorspheres oluştururlar.
Şekil 4. BTIC nüfus flow sitometrik analizi. (A) Vadeli yan dağılım özelliklerini karşılık (b) canlılığı boya 7-AAD ile leke Hücreler analizi hariç tutulur enkaz dahil tüm hücreleri bir görüntü sağlar. (C) istatistiksel kadranın pozisyon (d) Tümör hücre yüzey ma ile boyanmış uygun İzotip kontrol kullanılarak belirlenirrkers CD15-PE ve CD133-APC. (D) Moflo XDP hücre sıralayıcı. büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın .
Şekil 5,. BTICs seyreltme analizi Limit kendi kendini yenileme kapasitesini ortaya koymaktadır. (A) değişik dilüsyonları Hücreleri kuyu başına (b) tek bir hücreye MGK 200 ul içeren 96 kuyu halinde sıralanır. (C) 7 günlük bir kuluçka döneminden sonra, bir tumorsphere oluşur. İkincil tumorspheres morfolojisi primer tumorspheres bu aynıdır. (D) ortalama x-kesim değeri için de en az bir tane tumorsphere oluşturmak için gereken hücrelerin sayısını göstermek için her bir tümör alt tipi için analiz sınırlayıcı seyreltme hesaplanabilir.
Şekil 6. Tek BTIC hücre gen ekspresyon analizimümkünse tek hücre RT-PCR teknolojisi kullanıyor. (a) BTIC popülasyondan Tek hücreler AmpliGrid Slaytlarınıza sıralanabilir. (B) cDNA sentez Advalytix AmpliSpeed kullanılarak AmpliGrid slaytlar üzerinde tek hücreler üzerinde gerçekleştirilir. (C) Gerçek zaman PCR Kantitatif tek BTIC hücrelerden sentezlenen cDNA üzerinde gerçekleştirilir.
2M NaCl | 62 ml |
1M KCl | 5 ml |
1M MgCl2 | 3.2 mL |
155 mM NaHCO 3 | 169 ml |
1M Glikoz | 10 mL |
108 mM CaCl2 | 0,9256 ml |
Purelab Ultra H 2 0 | 749,84 mL |
Tablo 1 yapay serebrospinal akışkan (aCSF) -. 1.000 ml.
Stok bazal ortam | 500 ml |
01:01 DMEM: F12 | 480 ml |
N2 takviyesi | 5 ml |
1M Hepes | 5 ml |
Glikoz | 3.0 g |
N-asetilsistein (60 ug / ml) | 1 mL |
Nöral hayatta kalma faktörü-1 (NSF-1) | 10 mL |
Tablo 2. Nöral kök hücre ortam.
MGK tam medya (Kullanmadan önce taze yapılmış):
MGK bazal ortam + 20 ng / ml EGF (epidermal büyüme faktörü) + 20 ng / ml bFGF (temel fibroblast büyüme faktörü) + 10 ng / ml LIF (lösemi inhibitör faktör) * + 10 ml / ul antibiyotik-antimikotik
* Lösemi inhibitör faktörü (LIF): Millipore dan Bu reaktif bir interlökin 6 sınıf sitokin, bir pr içerirkök hücre kültürlerinin uzun vadeli bakım teşvik kök hücrelerin spontan farklılaşma bastırır otein.
Antikorlar | Tedarikçi / CAT # | ul / test (100 ul) |
CD133 / 2 APC (293C3) | Miltenyi Biotec/130-090-854 | 5 |
IgG2b APC (İzotip kontrolü) | Miltenyi Biotec/130-092-217 | 5 |
CD15PE | Beckman Coulter/IM1954U | 5 |
IgG2a PE (İzotip kontrolü) | Beckman Coulter/A09141 | 5 |
7AAD | Beckman Coulter/A07704 | 10 |
Tablo 3. Akış antikorlar.
Bileşen | Hacim (1 reaksiyon) | Hacim (48 reaksiyon) |
Tek Hücre RT reaksiyonu Tampon 2x | 0.50 ul | 30.0 ul |
RNaz İnhibitör (10 U / ul) | 0.02 ul | 1.2 ul |
5X Tek Hücre RT artırıcı | 0.15 ul | 9.00 ul |
Tek Hücre RT Enzim Mix | 0.04 ul | 2.4 ul |
Advablue (OAX04227) | Ul 0.1 | 6.00 ul |
Nükleaz ücretsiz su | 1 ul makyaj | 60 ul makyaj |
Tablo 4. Tek Hücre RTPCR (kedi # OAX04515) RT master miks bileşimi.
Lösemi 21 çalışmasına dayalı kanser kök hücresi hipotezine 10, meme kanseri 11 ve beyin kanseri 4,5, tümör hücrelerinin yalnızca görece küçük bir kısmını adlandırılan kanser kök hücreleri, yoğun çoğalmaya başlar ve kendini bir yeteneğe sahip olduğunu göstermektedir -yenilemek. Tümör hücrelerinin çoğu prolifere ve tümörün fenotipik imzası haline hücrelere farklılaşırlar olarak kendini yenileme yeteneğini kaybeder. Tümör muhafaza ede...
Çıkar çatışması ilan etti.
Bu çalışma Kanser Araştırma Ontario Enstitüsü (OICR), Terry Fox Vakfı ve Nörolojik Cerrahlar Amerikan Derneği tarafından finanse edildi.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktif Adı | Şirket | Katalog numarası | |
01:01 DMEM: F12 | Invitrogen | 11320-082 | |
N2 takviyesi | Invitrogen | 17502-048 | |
1M Hepes | Wisent | 330-050-EL | |
Glikoz | Invitrogen | 15023-021 | |
N-asetilsistein | Sigma Aldrich | A9165-25g | |
Nöral hayatta kalma faktörü -1 (NSF-1) | Lonza Clonetics | CC-4323 | |
Epidermal büyüme faktörü (EGF) | Sigma Aldrich | E9644 | |
Temel fibroblast büyüme faktörü (bFGF) | Invitrogen | PHG0261 | |
Lösemi inhibitör faktörü (LIF) | Millipore | LIF1010 | |
Mikotik / Antibiyotik | Wisent | 450-115-EL | |
Liberase TM | Roche | 05 401 119 001 | |
Amonyum klorür çözeltisi | Hücre Teknolojileri Stem | 07850 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır