Name: in vitro organoid culture of primary mouse colon tumors
Uploaded: 2013-05-17T12:00:00
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Este estudo foi financiado por subvenções a YMS do National Institutes of Health (CA148828), The University of Michigan Gastrointestinal Peptide Center, e Jeffrey A. Colby Colon Cancer Research e Tom Liu Memorial fundos do Comprehensive Cancer Center da Universidade de Michigan.

1. Colon isolamento do tumor e dissociação celular <ol><li> Tumores intestinais podem ser isolados a partir de qualquer modelo de cancro do cólon ou esporádica induzida pelo tratamento. Os ratos devem ser sacrificados com CO 2. Dois pontos são então recolhidos, lavados com solução salina fria tamponada com fosfato (PBS) e abertos longitudinalmente. Identificar as regiões que contêm tumores usando um microscópio estereoscópico, dissecar com um par de tesouras, e lave com água fria PBS. </li><li>...

<ol>
	<li>Sato, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+expansion+of+epithelial+organoids+from+human+colon,+adenoma,+adenocarcinoma,+and+Barrett's+epithelium.">Long-term expansion of epithelial organoids from human colon, adenoma, adenocarcinoma, and Barrett's epithelium.</a> Gastroenterology. 141, 1762-1772 (2011).</li><li>Creamer, B., Shorter, R. G., Bamforth, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+turnover+and+shedding+of+epithelial+cells.+I.+The+turnover+in+the+gastro-intestinal+tract.">The turnover and shedding of epithelial cells. I. The turnover in the gastro-intestinal tract.</a> Gut. 2, 110-118 (1961).</li><li>Crosnier, C., Stamataki, D., Lewis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organizing+cell+renewal+in+the+intestine:+stem+cells,+signals+and+combinatorial+control.">Organizing cell renewal in the intestine: stem cells, signals and combinatorial control.</a> Nat. Rev. Genet. 7, 349-359 (2006).</li><li>Medema, J. P., Vermeulen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microenvironmental+regulation+of+stem+cells+in+intestinal+homeostasis+and+cancer.">Microenvironmental regulation of stem cells in intestinal homeostasis and cancer.</a> Nature. 474, 318-326 (2011).</li><li>Korinek, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depletion+of+epithelial+stem-cell+compartments+in+the+small+intestine+of+mice+lacking+Tcf-4.">Depletion of epithelial stem-cell compartments in the small intestine of mice lacking Tcf-4.</a> Nat. Genet. 19, 379-383 (1998).</li><li>Pinto, D., Gregorieff, A., Begthel, H., Clevers, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Canonical+Wnt+signals+are+essential+for+homeostasis+of+the+intestinal+epithelium.">Canonical Wnt signals are essential for homeostasis of the intestinal epithelium.</a> Genes Dev. 17, 1709-1713 (2003).</li><li>Kim, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitogenic+influence+of+human+R-spondin1+on+the+intestinal+epithelium.">Mitogenic influence of human R-spondin1 on the intestinal epithelium.</a> Science. 309, 1256-1259 (2005).</li><li>Reya, T., Clevers, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wnt+signalling+in+stem+cells+and+cancer.">Wnt signalling in stem cells and cancer.</a> Nature. 434, 843-850 (2005).</li><li>Siegel, R., Naishadham, D., Jemal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+statistics,+2012.">Cancer statistics, 2012.</a> CA Cancer J. Clin. 62, 10-29 (2012).</li><li>Sesink, A. L., Termont, D. S., Kleibeuker, J. H., Vander Meer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Red+meat+and+colon+cancer:+the+cytotoxic+and+hyperproliferative+effects+of+dietary+heme.">Red meat and colon cancer: the cytotoxic and hyperproliferative effects of dietary heme.</a> Cancer Res. 59, 5704-5709 (1999).</li><li>Fearon, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+genetics+of+colorectal+cancer.">Molecular genetics of colorectal cancer.</a> Annu. Rev. Pathol. 6, 479-507 (2011).</li><li>Nishisho, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutations+of+chromosome+5q21+genes+in+FAP+and+colorectal+cancer+patients.">Mutations of chromosome 5q21 genes in FAP and colorectal cancer patients.</a> Science. 253, 665-669 (1991).</li><li>Xue, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypoxia-inducible+factor-2alpha+activation+promotes+colorectal+cancer+progression+by+dysregulating+iron+homeostasis.">Hypoxia-inducible factor-2alpha activation promotes colorectal cancer progression by dysregulating iron homeostasis.</a> Cancer Res. 72, 2285-2293 (2012).</li><li>Liu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutations+in+AXIN2+cause+colorectal+cancer+with+defective+mismatch+repair+by+activating+beta-catenin/TCF+signalling.">Mutations in AXIN2 cause colorectal cancer with defective mismatch repair by activating beta-catenin/TCF signalling.</a> Nat. Genet. 26, 146-147 (2000).</li><li>Morin, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+beta-catenin-Tcf+signaling+in+colon+cancer+by+mutations+in+beta-catenin+or+APC.">Activation of beta-catenin-Tcf signaling in colon cancer by mutations in beta-catenin or APC.</a> Science. 275, 1787-1790 (1997).</li><li>Brattain, M. G., Fine, W. D., Khaled, F. M., Thompson, J., Brattain, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneity+of+malignant+cells+from+a+human+colonic+carcinoma.">Heterogeneity of malignant cells from a human colonic carcinoma.</a> Cancer Res. 41, 1751-1756 (1981).</li><li>Leibovitz, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classification+of+human+colorectal+adenocarcinoma+cell+lines.">Classification of human colorectal adenocarcinoma cell lines.</a> Cancer Res. 36, 4562-4569 (1976).</li><li>Willson, J. K., Bittner, G. N., Oberley, T. D., Meisner, L. F., Weese, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+culture+of+human+colon+adenomas+and+carcinomas.">Cell culture of human colon adenomas and carcinomas.</a> Cancer Res. 47, 2704-2713 (1987).</li><li>Brattain, M. G., Strobel-Stevens, J., Fine, D., Webb, M., Sarrif, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishment+of+mouse+colonic+carcinoma+cell+lines+with+different+metastatic+properties.">Establishment of mouse colonic carcinoma cell lines with different metastatic properties.</a> Cancer Res. 40, 2142-2146 (1980).</li><li>Ikubo, A., Aoki, Y., Nagai, E., Suzuki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+metastatic+variant+of+a+mouse+colon+carcinoma+cell+line,+LM17+and+its+response+to+GM-CSF+gene+therapy.">Highly metastatic variant of a mouse colon carcinoma cell line, LM17 and its response to GM-CSF gene therapy.</a> Clin. Exp. Metastasis. 17, 849-855 (1999).</li><li>Basant, S. K., Rinesh, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+Of+Animal+Cell+Culture.">Principles Of Animal Cell Culture.</a> Student Compendium. Textbook Student Edition. 6, 61-96 (2008).</li><li>Vachon, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differentiation+state-selective+roles+of+p38+isoforms+in+human+intestinal+epithelial+cell+anoikis.">Differentiation state-selective roles of p38 isoforms in human intestinal epithelial cell anoikis.</a> Gastroenterology. 123, 1980-1991 (2002).</li><li>Darido, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defective+claudin-7+regulation+by+Tcf-4+and+Sox-9+disrupts+the+polarity+and+increases+the+tumorigenicity+of+colorectal+cancer+cells.">Defective claudin-7 regulation by Tcf-4 and Sox-9 disrupts the polarity and increases the tumorigenicity of colorectal cancer cells.</a> Cancer Res. 68, 4258-4268 (2008).</li><li>Sato, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+Lgr5+stem+cells+build+crypt-villus+structures+in+vitro+without+a+mesenchymal+niche.">Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche.</a> Nature. 459, 262-265 (2009).</li><li>Yui, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+engraftment+of+colon+epithelium+expanded+in+vitro+from+a+single+adult+Lgr5(+)+stem+cell.">Functional engraftment of colon epithelium expanded in vitro from a single adult Lgr5(+) stem cell.</a> Nat. Med. 18, 618-623 (2012).</li><li>Anderson, E. R., Xue, X., Shah, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intestinal+hypoxia-inducible+factor-2alpha+(HIF-2alpha)+is+critical+for+efficient+erythropoiesis.">Intestinal hypoxia-inducible factor-2alpha (HIF-2alpha) is critical for efficient erythropoiesis.</a> J. Biol. Chem. 286, 19533-19540 (2011).</li><li>Sato, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paneth+cells+constitute+the+niche+for+Lgr5+stem+cells+in+intestinal+crypts.">Paneth cells constitute the niche for Lgr5 stem cells in intestinal crypts.</a> Nature. 469, 415-418 (2011).</li><li>Kondo, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retaining+cell-cell+contact+enables+preparation+and+culture+of+spheroids+composed+of+pure+primary+cancer+cells+from+colorectal+cancer.">Retaining cell-cell contact enables preparation and culture of spheroids composed of pure primary cancer cells from colorectal cancer.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 6235-6240 (2011).</li><li>Clevers, H., Nusse, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wnt/beta-catenin+signaling+and+disease.">Wnt/beta-catenin signaling and disease.</a> Cell. 149, 1192-1205 (2012).</li></ol>

Os procedimentos experimentais descritos no presente protocolo irá permitir o isolamento e cultura de tumores do cólon de murino primários. O protocolo é uma adaptação do trabalho seminal realizado pelo Dr. grupo Clevers 1,24,27. Nós otimizamos o tempo de digestão e da concentração de colagenase para obter um melhor rendimento de Organóides tumorais. As etapas críticas incluem a digestão tumor de células em células individuais, Matrigel ressuspensão e cultura seletiva. Para a digestão de cél...

As células epiteliais intestinais proliferar e virar a um ritmo extraordinário, superando todos os outros tecidos do corpo dos vertebrados 2,3. As células que se dividem, incluindo as células-tronco intestinais (ISC) e células transit-amplificação diferenciar em qualquer secretora (taça, Paneth e enteroendócrinas) células ou enterócitos 3. A ISC está localizado na base da cripta. Células Paneth mover para a parte inferior das criptas e são de longa duração, ao passo que outras linhagens migrar para cima, para as vilosidades 3,4. Aqui, as células são expostas ao conteúdo, incluindo a microbiota intestinal e são eliminados a partir das pontas das vilosidades, através de um mecanismo de apoptose induzida por anoikis. Embora a falta de vilosidades do cólon e células de Paneth, o mecanismo para manutenção da homeostase é semelhante 4. A via de sinalização Wnt tem sido implicada em desempenhar um papel fundamental na proliferação intestinal e ISC manutenção 4. Supressão do diae factor de transcrição TCF4, um efector a jusante de sinalização de Wnt, leva à perda de células estaminais intestinais e subsequente degradação do tecido 5. Do mesmo modo, a expressão transgénica do DKK1 inibidor Wnt reduz a proliferação epitelial e esgota 6 linhagens de células secretoras. Por outro lado, a superexpressão do agonista R-spondin Wnt-1 induz a proliferação potente e rápida das células cripta intestinais 7. Dada a importância da via de sinalização Wnt para a homeostase intestinal, mutações via WNT são freqüentemente observadas no câncer de cólon 8. O cancro do cólon é a terceira principal causa de morte por câncer nos Estados Unidos 9. Ingestão em excesso de carne vermelha e álcool, atividade física reduzida, e herdou e mutações somáticas são considerados fatores de risco de câncer de cólon 10,11. O gene da polipose adenomatosa coli (APC), um factor de sinalização Wnt-chave, está mutado na maioria dos papacientes com DA familial, esporádico, e colite associada ao câncer de cólon 12,13. Mutações de outros fatores envolvidos na via de sinalização Wnt incluindo Axin2 e β-catenina também são observados no câncer de cólon 14,15. No entanto, o mecanismo preciso e tratamento eficaz para o câncer de cólon ainda estão faltando. Para facilitar a investigação sobre os mecanismos moleculares para o cancro do cólon, as linhas celulares de cancro de cólon humano que representam fases diferentes da progressão de um cancro benigno para um tipo de célula agressivo foram estabelecidas 16-18. Rato linhagens celulares de carcinoma de cólon com diferentes propriedades metastáticas também estão disponíveis 19,20. No entanto, as células primárias ou culturas organóide são preferidos sobre linhas de células transformadas, porque eles imitam de perto o estado em vivo e gerar mais fisiologicamente relevante de dados 21. A maioria das linhas de cancro do cólon, células derivadas crescer como monocamadas ligado à placa ou como suspensões de células, lacking de orientação apical-basolateral e junções apertadas entre as células. Além disso, as células epiteliais intestinais normais e tumorais in vivo, sofrem de forma espontânea de apoptose anoikis denominado como as células diferenciadas atingir as pontas das vilosidades e 22 são eliminados. Estas características são difíceis de recapitular em linhas de células, mas são importantes no processo de desenvolvimento de cancro do cólon 23. Estas características são mantidas em Organóides primários. Além disso, as culturas organóide tumor fornecem um sistema eficiente para avaliar as funções autónomas de genes tumorais em comparação com os estudos in vivo. A manipulação genética in vivo do intestino é um processo demorado, principalmente através da criação de transgênicos e / ou camundongos knockout usando drivers específicos de intestino. No entanto, os Organóides tumorais são facilmente passíveis de manipulações genéticas mediadas virais e, portanto, uma ótima ferramenta para avaliar mecanismos moleculares precisos. Primários intestinais culturas organoide tumorais have foi demonstrado ser uma técnica viável e poderosa. Cultura de células intestinal primária pode estabelecer Organóides intestinais funcionais, com estrutura da cripta-vilosidade in vitro a partir de um único adulto Lgr5 + células-tronco 24. Estes Organóides podem ser transplantadas e enxertados no tecido do cólon danificado para a regeneração 25. Além disso adaptação das condições de cultura fez Organóides epiteliais do cólon semelhantes rato e do intestino delgado e do cólon humano 1 viável. Para a cultura primária de cólon normal, epitélio, meio de cultura basal, assim como fatores de crescimento, incluindo EGF, Noggin, R-spondin e Wnt3a são essenciais, enquanto meio de cultura basal e EGF é suficiente para o cultivo de rato cólon Organóides tumores primários 1. Aqui nós descrevemos um protocolo detalhado para isolar, cultura e gerar Organóides tumor do cólon.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel Basement Membrane Matrix</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>356234</td>
			<td>5 mg/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagenase Type IV</td>
			<td>Worthington</td>
			<td>LS004188</td>
			<td>375 U/mg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispase</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>17105-041</td>
			<td>1.8 U/mg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advanced DMEM/F12</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>12634010</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epidermal Growth Factor (EGF), Murine, Natural</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>53003-018</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N2 Supplement</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>17502-048</td>
			<td>100 x</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 Supplement</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>17504-044</td>
			<td>50 x</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamax-I</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>35050-079</td>
			<td>100x</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Acetylcysteine</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A9165-5G</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco's Modified Eagle Medium</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>11965-092</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PicoPureTM RNA Isolation Kit</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>KIT0204</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vitro organoid culture of primary mouse colon tumors

Várias linhas celulares de cancro de cólon humano e murino foram estabelecidas, a integridade fisiológica de tumores do cólon, tais como diversas camadas de células, de polaridade apical-basal, a capacidade de diferenciar e anoikis não são mantidos em linhas celulares derivadas do cancro do cólon. O presente estudo demonstra um método para a cultura primária Organóides tumorais de cólon de rato adaptados de Sato T et al. 1, que mantém as características fisiológicas importantes de tumores do cólon. Este método consiste na recolha de tecido de tumor do cólon do rato, do epitélio do cólon normal adjacente dissociação, as células de tumor do cólon de digestão em células individuais, a incorporação de células tumorais de cólon em matrigel e cultura selectivo de acordo com o princípio de que as células tumorais manter o crescimento em condições limitantes de nutrientes em relação ao normal células epiteliais. Os Organóides tumor primário se isolados de camundongos geneticamente modificados fornecer um sistema muito útil para avaliar Esta função autônoma tumorião de genes específicos. Além disso, os Organóides tumorais são passíveis de manipulação genética de vírus meditado entrega gene, portanto vias de sinalização envolvidas na carcinogênese do cólon também pode ser amplamente investigado pela superexpressão ou knockdown. Principal cultura Organóides tumor fornece um meio fisiológicas relevantes e viáveis ​​para estudar os mecanismos e modalidades terapêuticas para tumorigenesis cólon.

O curso de tempo da formação de um tumor do cólon organóide de um período de três meses de idade, Apc min / rato + é mostrada na Figura 1. No dia 0, as células individuais podem ser observadas várias horas após plaqueamento (Figura 1A). No dia 1, sobreviveu cólon células epiteliais tumorais com núcleos refratário pode ser observado. No dia 3, o tamanho das células duplicou. No dia 6, o tamanho da organóide expandida mais do que dez vezes, e...

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In vitro Organoid Culture of Primary Mouse Colon Tumors

Um método simples para determinar murino organóide tumor de cólon primário é descrito. Este método utiliza o recurso de que as células tumorais de cólon sobreviver e crescer em Organóides em meios contendo fatores de crescimento limitadas, enquanto cólon normais do epitélio não.

Em organoide Cultura in vitro de primário do mouse tumores do cólon

Several  human and murine colon cancer cell lines have been established, physiologic  integrity of colon tumors such as multiple cell layers, basal-apical ...

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