Name: molecular profiling of the invasive tumor microenvironment in a 3-dimensional model of colorectal cancer cells and ex vivo fibroblasts
Uploaded: 2014-04-29T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Molecular Profiling of the Invasive Tumor Microenvironment in a 3-Dimensional Model of Colorectal Cancer Cells and Ex vivo Fibroblasts at JoVE.com

MB is supported by grant funding from an MRC fellowship. KP and AHM are supported by grant funding from Wessex Medical Research and Cancer Research UK/RCS (England) (C28503/A10013). We are thankful for the support of the University of Southampton Histochemistry Research Unit.

1. Fastställande av Primär fibroblastkulturer från Kolon Explantat <ol><li> Erhålla prover av normal human kolon mukosa vävnaden direkt från det kirurgiska operationssalen, och suspendera i 7-10 ml PBS supplementerat med 100 enheter / ml penicillin, 100 | ig / ml streptomycin och 0,25 | ig / ml Fungizone. </li><li> I laboratoriet, placera provet i centrum för en 10 cm vävnadsodlingsskål och tvätta 3 gånger med PBS / Pen-strep / Fungizone. Inte aspirera efter den sista tvätten. </li><li> Med steril pincett ...

<ol>
	<li>Nystrom, M. L., Thomas, G. J., Stone, M., Mackenzie, I. C., Hart, I. R., Marshall, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+quantitative+method+to+analyse+tumour+cell+invasion+in+organotypic+culture.">Development of a quantitative method to analyse tumour cell invasion in organotypic culture.</a> J Pathol. 205 (4), 468-475 (2005).</li><li>Zhang, L., 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=miR-153+supports+colorectal+cancer+progression+via+pleiotropic+effects+that+enhance+invasion+and+chemotherapeutic+resistance.">miR-153 supports colorectal cancer progression via pleiotropic effects that enhance invasion and chemotherapeutic resistance.</a> Cancer Res. , (2013).</li><li>Bullock, M. D., 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=Pleiotropic+actions+of+miR-21+highlight+the+critical+role+of+deregulated+stromal+microRNAs+during+colorectal+cancer+progression.">Pleiotropic actions of miR-21 highlight the critical role of deregulated stromal microRNAs during colorectal cancer progression.</a> Cell Death Dis. 20 (4), (2013).</li><li>Jenei, V., Nystrom, M. L., Thomas, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+invasion+in+an+organotypic+model.">Measuring invasion in an organotypic model.</a> Methods Mol Biol. 769, 223-232 (2011).</li><li>De Wever, O., Demetter, P., Mareel, M., Bracke, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stromal+myofibroblasts+are+drivers+of+invasive+cancer+growth.">Stromal myofibroblasts are drivers of invasive cancer growth.</a> Int J Cancer. 123 (10), 2229-2238 (2008).</li><li>Fries, K. M., 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=Evidence+of+fibroblast+heterogeneity+and+the+role+of+fibroblast+subpopulations+in+fibrosis.">Evidence of fibroblast heterogeneity and the role of fibroblast subpopulations in fibrosis.</a> Clin Immunol Immunopathol. 72 (3), 283-292 (1994).</li><li>Moutasim, 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=Betel-derived+alkaloid+up-regulates+keratinocyte+alphavbeta6+integrin+expression+and+promotes+oral+submucous+fibrosis.">Betel-derived alkaloid up-regulates keratinocyte alphavbeta6 integrin expression and promotes oral submucous fibrosis.</a> J Pathol. 223 (3), 366-377 (2011).</li><li>Winter, J., Jung, S., Keller, S., Gregory, R. I., Diederichs, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Many+roads+to+maturity:+microRNA+biogenesis+pathways+and+their+regulation.">Many roads to maturity: microRNA biogenesis pathways and their regulation.</a> Nat Cell Biol. 11 (3), 228-234 (2009).</li><li>Li, 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=Comparison+of+miRNA+expression+patterns+using+total+RNA+extracted+from+matched+samples+of+formalin-fixed+paraffin-embedded+(FFPE)+cells+and+snap+frozen+cells.">Comparison of miRNA expression patterns using total RNA extracted from matched samples of formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) cells and snap frozen cells.</a> BMC Biotechnol. 7 (36), (2007).</li><li>Szafranska, A. E., 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=Accurate+molecular+characterization+of+formalin-fixed,+paraffin-embedded+tissues+by+microRNA+expression+profiling.">Accurate molecular characterization of formalin-fixed, paraffin-embedded tissues by microRNA expression profiling.</a> J Mol Diagn. 10 (5), 415-423 (2008).</li></ol>

Here we describe a method to specifically isolate and characterize tumor cells which have acquired the capacity to invade the cancer associated stroma during the earliest stages of metastatic progression in a 3-dimensional co-culture construct of epithelial and stromal cells.
Co-culture models comprised of CRC epithelial cells juxtaposed with a synthetic stroma containing ex&#160;vivo human colonic fibroblasts were used to study CRC invasion in 3-dimensions. This physiologically relev...

Organotypiska samkulturer är vävnadstekniska modeller som stöd i att rekonstruera in vivo tumormicroenvironmenten i 3-dimensioner genom juxtaposing maligna epitelceller och stromaceller i en kollagen gel som innehåller väsentliga extracellulära matrixkomponenter 1-3. Huvudsakligen tänkt som en metod för att mäta tumörinvasion, organotypics minska beroendet av in vivo-djurmodeller, och undviker de brister hos andra tekniker in vitro, såsom Transwell-analyser, i vilka invaderande celler tvingas artificiellt i en mono-dispergerat tillstånd 2-4. Införandet av stromaceller i dessa modeller, såsom fibroblaster, återspeglar den viktiga roll tumormicroenvironmenten i regleringen av malign invasion och metastasering 3-4, men den fenotypiska heterogenitet stroma är sådan att för att maximera den fysiologiska relevansen av organotypisk modeller, organspecifika, anatomiskt korrekta ex vivofibroblaster bör inkluderas där så är möjligt 3,6. Organotypics är en mångsidig plattform för att studera interaktioner mellan tumör-och stromaceller och används alltmer på nya sätt för att undersöka påverkan på tumörinvasion av kemiska hämmare och riktade gen 7,8 förändringar. Studera den invasiva tumörmarginalen är en särskilt spännande utsikter. I organotypic modeller etablerade kolorektal cancer (CRC)-cellinjer producerar typiskt en väl stratifierat epitel-skikt, och i tvärsnitt, celler som har förvärvat förmågan att invadera den extracellulära matrisen (ECM) är lätt att urskilja. Mot bakgrund av den etablerade mikro topografisk heterogenitet tumörer och tumörassocierade stromaceller in vivo, utvinna dessa celler med hjälp av laser microdissection och studera dem i isolering, kan avslöja viktiga biologiska insikter om ursprunget till kolorektal cancer metastaser och hur det kan vara mer effektivt målinriktad. Jagn följande metod, alla patienter som donerat vävnadsprover som skriftligt informerat samtycke, och studien godkändes av institutionerna regionala forskningsetisk kommitté.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="634">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Colorectal cancer cell lines - example shown SW480</td>
			<td style="width:132px;">ATCC</td>
			<td style="width:119px;">ATCC CCL-228</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Collagen</td>
			<td style="width:132px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:119px;">354265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Matrigel</td>
			<td style="width:132px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:119px;">354234</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nylon membrane</td>
			<td style="width:132px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:119px;">VVLP01300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Metal grid</td>
			<td style="width:132px;">The Mesh Company</td>
			<td>WSS20-A4</td>
			<td>themeshcompany.com</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Laser microdissection platform</td>
			<td style="width:132px;">Leica Microsystems</td>
			<td style="width:119px;">Leica AS LMD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Membrane mounted slides</td>
			<td style="width:132px;">Molecular devices</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cresyl Violet</td>
			<td style="width:132px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:119px;">1052350025</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

molecular profiling of the invasive tumor microenvironment in a 3-dimensional model of colorectal cancer cells and ex vivo fibroblasts

Invaderande kolorektal cancer (CRC) celler har förvärvat förmågan att bryta sig loss från sina systerceller, infiltrera stroma, och omforma den extracellulära matrisen (ECM). Karakterisera biologin av denna fenotypiskt distinkt grupp av celler skulle väsentligt förbättra vår förståelse av tidiga händelser under metastaserande kaskad. Tumör invasion är en dynamisk process underlättas av dubbelriktade samspelet mellan malignt epitel och cancer associerade stroma. För att undersöka cellspecifika svar på tumör stroma-gränssnittet har vi kombinerat organotypisk co-kultur-och lasermikro dissektion tekniker. Organotypiska modeller, där viktiga stromal beståndsdelar såsom fibroblaster är 3-dimentioanally co-odlade med cancer epitelceller, är mycket manipulerbar experimentella verktyg som möjliggör invasion och cancer-stroma interaktioner som skall studeras i nära-physiological förhållanden. Laser microdissection (LMD) är en teknik som innebär att kirurgisk dissektion och utvinning av de olika skikten i tumörvävnad, med micron nivå precision. Genom att kombinera dessa tekniker med genomisk, transcriptomic och epigenetisk profilering strävar vi efter att utveckla en djupare förståelse för de molekylära egenskaper invaderande tumörceller och omgivande stromal vävnad, och därmed potentiellt avslöja nya biomarkörer och möjligheter för utveckling av läkemedel i barnkonventionen.

Vi har tillämpat ovanstående metod till flera kombinationer av CRC-cellinjer och stromaceller. Ett exempel som presenteras här är SW480 epitelceller CRC cellinjer med primära humana ex vivo colonic fibroblaster. 3-dimension samkulturer konstrueras (figur 1), underkastades mikroskopi och laser capture mikrodissektion (Figur 2), och analyserades genom mikro-RNA (miRNA) profilering (figur 3) för jämförelse av differentiellt uttryckta miRNA mellan celler p?...

Watch this Scientific Journal Video about Molecular Profiling of the Invasive Tumor Microenvironment in a 3-Dimensional Model of Colorectal Cancer Cells and Ex vivo Fibroblasts at JoVE.com

Molecular Profiling of the Invasive Tumor Microenvironment in a 3-Dimensional Model of Colorectal Cancer Cells and Ex vivo Fibroblasts

Molekylär profilering av laser microdissected celler och stroma från syntetiska, vävnadstekniska kolorektalcancer modeller representerar en roman och manipulerbar metod för att karakterisera och dissekera den distinkta biologin i gränssnittet mellan tumörceller vid den invasiva fronten och cancer tillhörande stromaceller.

Molekylär profilering av Invasive tumormicroenvironmenten i en 3-dimensionell modell av kolorektal cancer celler och<em&gt; Ex vivo</em&gt; Fibroblaster

Invading colorectal cancer (CRC) cells have acquired the capacity to break free from their sister cells, infiltrate the stroma, and remodel the ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Molecular Profiling of the Invasive Tumor Microenvironment in a 3-Dimensional Model of Colorectal Cancer Cells and Ex vivo Fibroblasts

Modeling and Imaging 3-Dimensional Collective Cell Invasion

Modellering och Imaging 3-dimensionell Kollektiv Cell Invasion

A defining characteristic of cancer malignancy is invasion and metastasis 1. In some cancers (e.g. glioma 2), local invasion into surrounding healthy ...

Screening for Melanoma Modifiers using a Zebrafish Autochthonous Tumor Model

Screening för melanom Modifieringar med en Zebrafish Autoktont tumörmodell

Genomic studies of  human cancers have yielded a wealth of information about genes that are altered  in tumors1,2,3. A challenge arising from these ...

Live Imaging of Drug Responses in the Tumor Microenvironment in Mouse Models of Breast Cancer

Realtidsundersökningen av Drug svar i tumören mikromiljön i musmodeller av bröstcancer

The tumor microenvironment plays a pivotal role in tumor initiation, progression, metastasis, and the response to anti-cancer therapies. Three-dimensional ...

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

A Novel Högupplöst<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging teknik för att studera dynamiska svaret för intrakraniell Structures till tumörtillväxt och Therapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

Initiation of Metastatic Breast Carcinoma by Targeting of the Ductal Epithelium with Adenovirus-Cre: A Novel Transgenic Mouse Model of Breast Cancer

Inledande av metastaserande Bröstkarcinom genom Inriktning av Ductal epitel med adenovirus-Cre: A Novel transgen musmodell av bröstcancer

Breast cancer is a heterogeneous disease involving complex cellular interactions between the developing tumor and immune system, eventually resulting in ...

An Ex vivo Model to Study Hormone Action in the Human Breast

An Ex vivo Model to Study Hormone Action in the Human Breast

En<em&gt; Ex vivo</em&gt; Modell för att studera Hormone Action i Human Breast

The study of hormone action in the human breast has been hampered by lack of adequate model systems. Upon in vitro culture, primary mammary epithelial ...

Three-Dimensional (3D) Tumor Spheroid Invasion Assay

Three-Dimensional 3D Tumor Spheroid Invasion Assay

Tredimensionell (3D) Tumör Spheroid invasionsanalys

Invasion of surrounding normal tissues is generally considered to be a key hallmark of malignant (as opposed to benign) tumors. For some cancers in ...

Studying Pancreatic Cancer Stem Cell Characteristics for Developing New Treatment Strategies

Studera bukspottkörtelcancer Stem Cell egenskaper för att utveckla nya behandlingsstrategier

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) contains a subset of exclusively tumorigenic cancer stem cells (CSCs) which have been shown to drive tumor ...

Isolation and Propagation of Circulating Tumor Cells from a Mouse Cancer Model

Isolering och förökning av cirkulerande tumörceller från en mus Cancer

Cancer metastasis is the foremost cause of cancer-associated deaths. Recent studies have shown that circulating tumor cells (CTCs) are important in cancer ...

A Brain Tumor/Organotypic Slice Co-culture System for Studying Tumor Microenvironment and Targeted Drug Therapies

En hjärntumör / Organotypiska Slice samodlingssystemet för att studera tumörens mikro och Targeted Drug terapier

Brain tumors are a major cause of cancer-related morbidity and mortality. Developing new therapeutics for these cancers is difficult, as many of these ...