Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Mevcut protokol, Pankreatik Duktal Adenokarsinom (PDAC) ve normal pankreatik duktal epitel hücrelerinin indüklenmiş pluripotent kök hücrelere (iPSC'ler) yeniden programlanmasını açıklamaktadır. Lentivirüsün hazırlanmasından stabil iPSC hatlarının oluşturulmasına kadar optimize edilmiş ve ayrıntılı, adım adım bir prosedür sunuyoruz.
Transkripsiyon faktörleri kullanılarak indüklenmiş pluripotent kök hücrelerin (iPSC'ler) üretimi, hemen hemen tüm farklılaşmış hücre tiplerinden elde edilmiştir ve araştırma ve klinik uygulamalar için oldukça değerli olduğu kanıtlanmıştır. İlginç bir şekilde, pankreas duktal adenokarsinomu (PDAC) gibi kanser hücrelerinin iPSC yeniden programlanmasının invaziv PDAC fenotipini geri döndürdüğü ve kanser epigenomunu geçersiz kıldığı gösterilmiştir. PDAC kaynaklı iPSC'lerin farklılaşması, PDAC ilerlemesini erken pankreatik intraepitelyal neoplazi (PanIN) öncüsünden özetleyebilir ve PDAC ilerlemesi sırasında erken meydana gelen moleküler ve hücresel değişiklikleri ortaya çıkarabilir. Bu nedenle, PDAC'den türetilen iPSC'ler, erken tespit tanı belirteçlerinin keşfi için PDAC'nin en erken aşamalarını modellemek için kullanılabilir. Bu, daha erken PanIN evreleri için güvenilir biyobelirteçlerin bulunmaması nedeniyle tipik olarak geç metastatik evrelerde teşhis edilen PDAC hastaları için özellikle önemlidir. Bununla birlikte, PDAC da dahil olmak üzere kanser hücre hatlarının pluripotentliğe yeniden programlanması zorlu, emek yoğun ve farklı hatlar arasında oldukça değişken olmaya devam etmektedir. Burada, bisiztronik lentiviral vektörleri kullanarak çeşitli insan PDAC hücre hatlarından iPSC'ler üretmek için daha tutarlı bir protokol açıklıyoruz. Ortaya çıkan iPSC çizgileri stabildir ve yeniden programlama faktörlerinin veya indüklenebilir ilaçların eksojen ekspresyonuna bağımlılık göstermez. Genel olarak, bu protokol, daha spesifik ve PDAC vakalarını temsil eden erken biyobelirteçleri keşfetmek için gerekli olan çok çeşitli PDAC'den türetilmiş iPSC'lerin oluşturulmasını kolaylaştırır.
Pankreatik duktal adenokarsinom (PDAK) en ölümcül malignitelerden biridir ve hastalığın asemptomatik olması nedeniyle erken tanı zor olmaya devam etmektedir. PDAC hastalarının çoğu, çok sınırlı tedavi seçeneklerinin mevcut olduğu ileri metastatik evrede teşhis edilir 1,2. Bunun başlıca nedeni, kan dolaşımına salınan proteinler olarak kolayca tespit edilebilenler gibi daha önceki aşamalar için güvenilir biyobelirteçlerin olmamasıdır.
PDAC, ilerlemesi sırasında çok erken yayılabilir ve PDAC pankreasta lokalize olduğunda erken kanser tespiti ile daha iyi bir prognoz ilişkilendirilmiştir3. Bununla birlikte, PDAC hastalarının onda birinden daha azına cerrahi rezeksiyona izin veren olumlu bir prognoz teşhisi konmaktadır. Bununla birlikte, rezektabl tümörleri olan birkaç kişi de 12 ay içinde tümör nüksüne eğilimlidir4.
Son elli yılda, cerrahi tekniklerde, hasta bakımında ve tedavi yöntemlerinde dikkate değer gelişmeler kaydedilmiştir 5,6. Bununla birlikte, cerrahi olarak rezeke edilen PDAC hastalarında 5 yıllık sağkalım oranı ancak %17'ye yükselmiştir. Bununla birlikte, bu, neredeyse hiç değişmeden kalan (%0,9) rezeke edilmemiş hastalardan daha iyidir4,7. Kemoterapi diğer tek alternatif PDAC tedavisidir. Yine de, PDAC hastalarının büyük çoğunluğu Gemsitabin 7,8 gibi kemoterapi ilaçlarına karşı güçlü direnç gösterdiğinden bu seçenek çok sınırlıdır. Erlotinib gibi diğer ilaçlar, çoğu Erlotinib direnci9 gösteren spesifik mutasyonlara sahip küçük bir grup PDAC hastası için mevcuttur. Çoğu PDAC hastasında kemoterapi ile ilişkili olumsuz yan etkiler, bu tedavinin bir başka dezavantajıdır10. Son zamanlarda, umut verici stratejiler, immün kontrol noktası inhibitörlerinin (ICI'ler) ve küçük moleküllü kinaz inhibitörlerinin (SMKI'ler) PDAC tedavisinde etkili olabileceğini göstermiştir, ancak bu hedefe yönelik tedavilere kalıcı yanıtlar hastaların azınlığı ile sınırlı kalmaktadır11,12. Genel olarak, PDAC'a özgü erken biyobelirteçlerin keşfi, erken tanı ve tedavi için yeni yollar açabilir.
PDAC, non-invaziv pankreas kanalı epitel proliferasyonlarından kaynaklanan pankreas intraepitelyal neoplazmlarından (PanIN) öncü lezyonlarındangelişir 13,14. PanIN oluşumu KRAS gibi onkogen mutasyonları ile başlatılırken, PDAC'a ilerleme için ek genetik ve epigenetik değişiklikler gereklidir. PanIN'in farklı aşamalardan invaziv PDAC'a ilerlemesinin yaklaşık 10 yıl sürdüğü öngörülmüştür 13,15,16,17. Bu zaman dilimi, erken PDAC tanısından yararlanmak için harika bir fırsat sağlar. Bu nedenle, PDAC ilerlemesini incelemek için tümör ksenogreft hayvan modelleri ve organoid kültürleri oluşturmak için kapsamlı araştırmalar yapılmıştır 18,19,20,21. Bu modeller, erken PanIN fazlarından geçiş olmasa da, PDAC'nin invaziv aşamalarını incelemek için çok yararlı olmuştur. Bu nedenle, erken tespit biyobelirteçlerinin keşfedilmesini sağlamak için PanIN aşamalarının erken ilerlemesini özetleyebilecek deneysel modeller geliştirmek önemlidir.
Dört transkripsiyon faktörü OCT4, SOX2, KLF4 ve c-MYC (OSKM) kullanılarak somatik hücrelerin indüklenmiş pluripotent kök hücrelere (iPSC'ler) yeniden programlanması, hücresel plastisiteninkapsamını göstermiştir 22. Kanser hücresi plastisitesi iyi belgelenmiştir ve insan kanser hücrelerini iPSC'lere yeniden programlamak, hücreleri orijinal hücresel durumlarına sıfırlamak için başarıyla kullanılmış ve kanserin ilerlemesi sırasında biriken epigenetik hakaretlerin çoğunu ortadan kaldırmıştır 23,24,25,26,27,28,29. Bu nedenle, kanser hücresi kimliğini manipüle etmek için bu yeniden programlama stratejisini kullanma olasılığı, kanser tedavisinde büyük umut vaat etmiştir30,31. Aslında, PDAC'lerden türetilen iPSC'lerin farklılaşmasının, erken PanIN aşamaları32 boyunca PDAC ilerlemesini özetleyebileceğini daha önce göstermiştik. PDAC'ın erken-orta evrelerine özgü genleri ve yolakları tanımlayarak, erken PDAC tanısı için klinik olarak kullanılabilecek aday biyobelirteçler tanımlanmıştır32,33. Bununla birlikte, tek bir iPSC hattı kullanılarak keşfedilen biyobelirteçler, PDAC hastalarının çoğunda sınırlı kapsama alanı göstermiştir32. Diğer PDAC hastalarından iPSC hatları üretmenin zorlukları, daha güvenilir biyobelirteçler keşfetme yeteneğini durdurmuştur. Bu, OSKM iletiminin heterojenliği de dahil olmak üzere birçok teknik faktörden kaynaklanmaktadır, çünkü insan birincil PDAC hücrelerinin yalnızca küçük bir kısmı dört faktörün tümünü içeriyordu ve yeniden programlamaya başarılı bir şekilde yanıt verdi. Burada, OSKM'nin daha verimli ve tutarlı bir çift lentiviral iletimi kullanılarak birincil PDAC hücrelerinin yeniden programlanması için ayrıntılı bir protokol sunulmaktadır.
Tüm deneysel protokoller OHSU Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylandı. Tüm yöntemler ilgili yönergelere ve düzenlemelere uygun olarak gerçekleştirilmiştir. PDX tümörleri için tüm hayvan çalışmaları OHSU Kurumsal Hayvan Kullanımı ve Bakımı Komitesi (IACUC) onayı ile gerçekleştirildi. Bu protokol, hasta kaynaklı ksenogreftten (PDX) elde edilen Primer PDAC hücrelerinde, adenokarsinomlu 61 yaşındaki bir kadın hastanın pankreas dokusundan izole edilen epitel morfolojisi sergileyen BxPc3 hücre hattında, normal insan pankreas kanalı epitelinden türetilen H6C7 ölümsüzleştirilmiş epitel hücre hattında ve sağlıklı bireylerin deri biyopsisinden türetilen primer insan fibroblastlarında test edildi. İnsan PDAC örnekleri, Oregon Pankreas Doku Kayıt Defteri çalışması (IRB00003609) kapsamında elde edildi. Tüm deneklerden bilgilendirilmiş onam alındı. İnsan primer fibroblastları, RBiomedical, Edinburgh, Birleşik Krallık'ta, Edinburgh Royal Infirmary, Little France, Birleşik Krallık'ta rutin ameliyat geçiren isimsiz donörlerin deri örneklerinden rızaları ve etik onayları altında elde edildi (09/MRE00/91). Tüm lentivirüs çalışmaları, Sınıf 2 araştırma faaliyeti (GM207/16.6) kapsamında gerçekleştirilmiş ve Edinburgh Üniversitesi Sağlık ve Güvenlik Departmanı tarafından onaylanmış ve İskoç Hükümeti'nin HSE yetkili makamına bildirilmiştir. İnsan pankreas hücrelerini kullanan tüm yeniden programlama deneyleri, Edinburgh Üniversitesi Biyolojik Bilimler Fakültesi etik komitesinin etik onayı altında gerçekleştirilmiştir (referans # asoufi-0002).
1. Lentivirüslerin hazırlanması
2. Lentivirüs transdüksiyonunun yeniden programlanması
3. PDAC'nin lentivirüs transdüksiyonu
4. BxPc3 hücrelerinin lentivirüs transdüksiyonu
5. H6c7 hücre enfeksiyonunun Lentivirus transdüksiyonu
6. hFib hücrelerinin lentivirüs transdüksiyonu
7. iMEF besleyici hücrelerin hazırlanması
8. Enfekte olmuş hücrelerin iMEF besleyici katmanına aktarılması
9. iPSC kolonilerinin geçişi
10. TRA-1-60 ile iPSC kolonilerinin canlı boyanması
PDAC, BXPc3, H6C7 ve hFib hücrelerinden türetilen iPSC kolonilerinin morfolojisini gösteren temsili görüntüler Şekil 1'de gösterilmektedir. PDAC-iPSC kolonileri, yeniden programlamanın 25. gününde oluşmaya başladı. Daha yerleşik bir ESC benzeri morfolojiye sahip sağlam iPSC kolonileri, yeniden programlamanın 40. gününde tanımlanmıştır (Şekil 1). Benzer şekilde, BxPc3-iPSC'lerin oluşumu 23. günde başlad...
Kanserin ilerlemesini incelemek için iPSC yeniden programlamasının kullanımını kolaylaştırmak için, pankreas kanseri hücrelerini yeniden programlamak için sağlam bir protokol oluşturulmuştur. Kanser hücrelerini pluripotentliğe yeniden programlamanın şimdiye kadar çok zor olduğu kanıtlanmıştır, çünkü sadece birkaç çalışma kanser hücrelerinden iPSC'leri başarıyla üretmiştir 32,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmezler.
A.S ve J.K, Cancer Research UK ve OHSU'ya finansman için teşekkür eder (CRUK-OHSU Proje Ödülü C65925/A26986). ve Tic. A.Ş., MRC kariyer geliştirme ödülü (MR/N024028/1) ile desteklenmektedir. A.A. Kral Abdülaziz Bilim ve Teknoloji Şehri'nden doktora bursu (Burs ref. 1078107040) ile finanse edilmektedir. J.K, MRF Yeni Araştırmacı Hibesi (GCNCR1042A) ve Knight CEDAR hibesi (68182-933-000, 68182-939-000) tarafından finanse edilmektedir. pSIN4-EF1a-O2S ve pSIN4-CMV-K2M yeniden programlama vektörünü sağladığı için Prof Keisuke Kaji'ye teşekkür ederiz. Açık erişim amacıyla, yazar, bu gönderimden kaynaklanan herhangi bir Yazar Kabul Edilen Makale sürümüne bir Creative Commons Atıf (CC BY) lisansı uygulamıştır.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2-Mercaptoethanol (50 mM) | Thermo Fisher | 31350010 | |
Alexa Fluor 488 anti- human TRA-1-60-R | BioLegend | 330613 | |
Bovine Pituitary Extract (BPE) | Thermo Fisher | 13028014 | |
BxPc3 | ATCC | CRL-1687 | |
Cholera Toxin from Vibrio cholerae | Merck | C8052-1MG | |
Collagen, Type I solution from rat tail | Merck | C3867 | |
Completed Defined K-SFM | Thermo Fisher | 10744-019 | |
Corning Costar TC-Treated Multiple Well Plates | Merck | CLS3516 | |
Corning syringe filters | Merck | CLS431231 | |
Corning tissue-culture treated culture dishes | Merck | CLS430599 | |
Day Impex Virkon Disinfectant Virucidal Tablets | Thermo Fisher | 12328667 | |
Dulbecco′s Phosphate Buffered Saline (PBS) | Merck | D8537 | |
Fetal Calf Serum (FCS) | Thermo Fisher | 10270-106 | |
Fugene HD Transfection Reagent | Promega | E2312 | |
Gelatin solution, Type B, 2% in H2O | Merck | G1393-100ML | |
Glasgow Minimum Essential Media (GMEM) | Merck | G5154 | |
Human EGF Recombinant Protein | Thermo Fisher | PHG0311 | |
Human FGF-basic (FGF-2/bFGF) (154 aa) Recombinant Protein, PeproTech | Thermo Fisher | 100-18B | |
Human Pancreatic Duct Epithelial Cell Line (H6c7) | Kerafast | ECA001-FP | |
iMEF feeder cells | iXcells Biotechnologies | 10MU-001-1V | |
Keratinocyte Serum Free Media (KSFM) | Thermo Fisher | 17005-042 | |
KnockOut DMEM | Thermo Fisher | 10829018 | |
KnockOut serum Replacement | Thermo Fisher | 10828028 | |
L-Glutamine (200 mM) | Thermo Fisher | 25030-024 | |
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100x) | Thermo Fisher | 11140050 | |
Millex-HP 0.45 μM syringe Filter Unit (Sterile) | Merck | SLHP033RS | |
Opti-MEM Reduced Serum Medium | Thermo Fisher | 31985062 | |
pMDG | AddGene | 187440 | |
Polybrene (Hexadimethrine bromide) | Merck | H9268-5G | |
pSIN4-CMV-K2M | AddGene | 21164 | |
pSIN4-EF2-O2S | AddGene | 21162 | |
psPAX2 | AddGene | 12260 | |
pWPT-GFP | AddGene | 12255 | |
RPMI 1640 Medium (ATCC modification) | Thermo Fisher | A1049101 | |
Sodym Pyruvate | Thermo Fisher | 11360-039 | |
Sterile Syringes for Single Use (60 mL) | Thermo Fisher | 15899152 | |
TrypLE Express Enzyme (1x), phenol red | Thermo Fisher | 12605036 | |
UltraPure 0.5M EDTA, pH 8.0 | Thermo Fisher | 15575020 | |
Y-27632 (Dihydrochloride) | STEMCELL Technologies | 72304 |
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