Name: a novel stromal fibroblast-modulated 3d tumor spheroid model for studying tumor-stroma interaction and drug discovery
Uploaded: 2020-02-28T12:00:00
Duration: 7 min 20 s
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हम सहायक सहयोग, परामर्श और चर्चा के लिए डॉ ओमैदा सी वेलाक्वेज़ (मियामी विश्वविद्यालय) का शुक्रिया अदा करते हैं; डॉ Jie ली (मियामी विश्वविद्यालय) MeWo कोशिकाओं को उपलब्ध कराने के लिए; और डॉ Meenhard Herlyn (Wistar संस्थान) अन्य सभी मेलानोमा कोशिकाओं को उपलब्ध कराने के लिए। हम इमेजिंग विश्लेषण के लिए मियामी विश्वविद्यालय के एनालिटिकल इमेजिंग कोर फैसिलिटी के निदेशक डॉ मार्सिया बुलिना को भी धन्यवाद देते हैं । झाओ-जून लियू को बैंकहेड-कोले कैंसर रिसर्च प्रोग्राम (पुरस्कार # 09BN-11), महिला कैंसर एसोसिएशन (५३ वें वार्षिक अनुदान) और मियामी विश्वविद्यालय से आंतरिक धन से अनुदान द्वारा समर्थित कियागया था ।

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लेखकों की घोषणा वे कोई प्रतिस्पर्धी वित्तीय हितों की है ।

इन विट्रो 3 डी सेल संस्कृति तकनीकों को कैंसर अनुसंधान में दशकों से व्यापक रूप से नियोजित किया गया है। पारंपरिक 2डी सेल संस्कृति प्रणालियों की तुलना में, 3डी माइक्रोएनवायरमेंट सेल-सेल और/या सेल-मैट्रिक्स इंटरैक्शन को फिर से तैयार करता है और ट्यूमर ऊतकों में देखी गई वास्तविक स्थितियों की नकल करने में सक्षम बनाता है । हालांकि, केवल कैंसर कोशिकाओं और समरूप कोशिका-कोशिका इंटरैक्शन द्वारा गठित 3 डी प्रणाली विषमतापूर्ण क्रॉस टॉक के महत्व को ध्यान में नहीं रखती है और अनुसंधान में गलत परिणाम प्रदान कर सकती है। हमने हाल ही में वीवो विषम ट्यूमर माइक्रोएनवायरमेंट और इसके देशी और कठोर डेस्मोप्लास्टिक प्रतिक्रिया में बेहतर नकल करने के लिए कैंसर कोशिकाओं और सीएएफ के संयोजन से एक उपन्यास 3 डी प्रणाली विकसित की है।
फाइब्रोब्लास्ट ट्यूमर स्ट्रोमा के प्रमुख घटक हैं। सीएएफ घुलनशील कारकों, ईसीएम/रीमॉडलिंग एंजाइमों10,11,और exosomes प्राप्त करके ट्यूमर प्रगति को विनियमित करने में शामिल हैं । इसके अतिरिक्त, सीएएफ दवा प्रतिरोध और ट्यूमर पुनरावृत्ति16,17में एक हिस्सा खेलते हैं । हमारे बहुकोशिकीय 3 डी स्फेरॉइड प्रणाली का उपयोग ट्यूमर-स्ट्रोमल इंटरैक्शन के आणविक तंत्र का पता लगाने और दवा प्रतिरोध और ट्यूमर पुनरावृत्ति को संबोधित करने के लिए किया जा सकता है। सीएएफ मुख्य रूप से सक्रिय स्थानीय शांत फाइब्रोब्लास्ट से प्राप्त होते हैं और बोन मैरो एमएससी को परिचालित करते हैं, जो ट्यूमर ऊतक37,38,39में सीएएफ में सीटू भेदभाव में गुजरते हैं। वर्तमान अध्ययन में, हमने एक बहुकोशिकीय 3 डी स्फेरॉइड मॉडल बनाने के लिए त्वचा फाइब्रोब्लास्ट का उपयोग किया। हालांकि, अन्य प्रकार के फाइब्रोब्लास्ट (उदाहरण के लिए, एमएससी-डीएफ), ट्यूमर सेल 3डी स्फेरॉइड फॉर्मेशन34को विनियमित करने के लिए त्वचा फाइब्रोब्लास्ट के समान तरीके से भी काम करते हैं। एमएससी-डीएफ को रिनबोन मैरो एमएससी से जेनरेट किया जा सकता है, जो हर 3 दिन में आवधिक मध्यम परिवर्तनों के साथ लगभग 10 दिनों तक एमएससी सेल कल्चर मीडियम में बोन मैरो मोनोन्यूक्लियर कोशिकाओं की खेती करके समृद्ध होता है । इन एमएससी को CD73+/CD105+/Lin-केरूप में विशेषता है । एमएससी को फाइब्रोब्लास्ट में अंतर करने के लिए, एमएससी को बाद में अतिरिक्त 2 सप्ताह के लिए पूर्ण डीएमईएम के साथ सुसंस्कृत किया जाता है। एमएससी-डीएफ को α-SMA+/Vimentin+/FSP-1+ कोशिकाओं३६के रूप में विशेषता है । एमएससी-डीएफ महत्वपूर्ण ट्यूमर नियामक हो सकते हैं। क्योंकि ठोस ट्यूमर के कई प्रकार में सीएएफ का एक अंश अस्थि मज्जा३६से जारी एमएससी भर्ती से अलग कर रहे हैं, एमएससी-डीएफ उपचार लक्ष्य का वादा किया जा सकता है । वे ट्यूमर ऊतकों में भर्ती होने और सीएएफ में अंतर करने से पहले उन्हें अधिक आसानी से चिकित्सकीय रूप से हेरफेर या लक्षित किया जाता है। इस प्रकार, हमारा 3डी मॉडल न केवल कैंसर कोशिकाओं का अध्ययन करने और परीक्षण करने के लिए एक आदर्श प्रणाली प्रदान करता है, बल्कि सीएएफ के विभिन्न अंशों या उपआबादी को भी पढें। 3 डी स्फेरॉइड गठन के लिए विधि सीधी है। महत्वपूर्ण चरणों में सहसंस्कृति के लिए सीरम मुक्त माध्यम का उपयोग करना, ट्यूमर कोशिकाओं के लिए फाइब्रोब्लास्ट का सही अनुपात लागू करना, और सहसंस्कृति के लिए सही संस्कृति प्लेटों का उपयोग करना शामिल है। हमारी विधि की संभावित सीमा यह है कि 3डी स्फेरॉइड का गठन काफी हद तक कैंसर सेल लाइन-निर्भर है। हमारे स्फेरॉइड गठन प्रोटोकॉल को फाइब्रोब्लास्ट और कैंसर कोशिकाओं के बीच अनुपात के अनुकूलन की आवश्यकता हो सकती है यदि विभिन्न कैंसर सेल लाइनें नियोजित हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हमने 3 डी स्फेरॉइड के गठन के लिए मानव मेलानोमा सेल और माउस फाइब्रोब्लास्ट सेल कोकल्चर मॉडल का उपयोग किया, क्योंकि ट्यूमर स्फेरॉइड गठन को विनियमित करने में अणु या सिग्नलिंग मार्ग की भूमिका के अध्ययन के लिए माउस फाइब्रोब्लास्ट में गोफ या एलओएफ कोशिकाओं को बनाना बहुत आसान है। स्फेरॉइड बनाने के लिए मानव मेलानोमा कोशिकाओं और माउस फाइब्रोब्लास्ट की क्षमता इंगित करती है कि सेल-सेल संचार कार्य के लिए आवश्यक अणु क्रॉस-स्पीसिज काम करते हैं। हमने हाल ही में मानव मेलानोमा कोशिकाओं के साथ मानव फाइब्रोब्लास्ट के सहसंस्कृति का परीक्षण किया है और पाया है कि मानव फाइब्रोब्लास्ट मानव मेलानोमा कोशिकाओं को 3 डी स्फेरॉइड बनाने के लिए विनियमित भी कर सकते हैं।
हमने अपने बहुकोशिकीय 3 डी स्फेरॉइड मॉडल में मानव मेटास्टैटिक मेलानोमा कोशिकाओं, C8161 को नियोजित किया। हमने अन्य मानव मेलानोमा कोशिकाओं का भी परीक्षण किया, उदाहरण के लिए, 1205Lu32,जिसमें BRAFV600E उत्परिवर्तन किया जाता है, और MeWo, जो सीडीके4/किट (एटीसीसी एचटीबी-65) के उच्च स्तर को व्यक्त करता है, और पाया कि वे सहसंस्कृति में 3डी स्फेरॉइड बनाने में भी सक्षम हैं। यह इंगित करता है कि ट्यूमर कोशिकाओं द्वारा 3 डी स्फेरॉइड का गठन ऑन्कोजेनिक म्यूटेशन के प्रकारों से स्वतंत्र है। यद्यपि हमने यह परीक्षण नहीं किया है कि अन्य प्रकार की गैर-मेलानोमा ट्यूमर कोशिकाएं फाइब्रोब्लास्ट के साथ 3 डी स्फेरॉइड बनाने में सक्षम हैं या नहीं, हमारे निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि 3डी स्फेरॉइड का गठन मेलानोमा सेल लाइन तक सीमित नहीं है और यह एक विशिष्ट कैंसर सेल लाइन पर निर्भर नहीं हो सकता है।
हमने अपने 3डी स्फेरॉइड मॉडल के व्यावहारिक अनुप्रयोगों के दो उदाहरण दिखाए। इसका एक उदाहरण कैंसर स्टेम/शुरू करने वाले सेल फेनोटाइप और 3डी स्फेरॉइड फॉर्मेशन को विनियमित करने में इंट्रासेलर नॉच सिग्नलिंग पाथवे गतिविधि को स्पष्ट करना था । हमने दिखा दिया कि सीएएफ में इंट्रासेलर नॉच सिग्नलिंग पाथवे इस 3डी स्फेरॉइड मॉडल का उपयोग करके कैंसर स्टेम/शुरू करने वाली कोशिकाओं के फेनोटाइप को नियंत्रित करने वाला आणविक स्विच है । हमारे निष्कर्ष न केवल कैंसर स्टेम/शुरू कोशिकाओं और कैंसर विषमता के एक आणविक तंत्र अंतर्निहित स्ट्रोमल विनियमन को उजागर, लेकिन यह भी उजागर है कि सीएएफ में पायदान मार्ग मेलानोमा चिकित्सा के लिए एक महत्वपूर्ण लक्ष्य है । यह उदाहरण इंगित करता है कि हमारा 3डी स्फेरॉइड मॉडल कैंसर सेल-स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट इंटरैक्शन के लिए तंत्र का अध्ययन करने और संभावित चिकित्सीय लक्ष्यों की पहचान करने के लिए बहुत उपयोगी है। एक अन्य उदाहरण सीएएफ की उपस्थिति में कैंसर स्टेम/शुरू कोशिकाओं की दवा प्रतिक्रिया का परीक्षण करना था । यह अच्छी तरह से जाना जाता है कि कैंसर स्टेम/शुरू कोशिकाओं सहित कैंसर कोशिकाओं की दवा प्रतिक्रिया, सीएएफ की उपस्थिति और अनुपस्थिति में बदलता है । इस इन विट्रो सिस्टम में सीएएफ की उपस्थिति इस मॉडल को अधिक चिकित्सकीय रूप से प्रासंगिक और उत्पन्न परीक्षण परिणामों को अधिक विश्वसनीय बनाती है। इसके अलावा, हमारी 3 डी स्फेरॉइड प्रणाली बहुमुखी है। इसका उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि इस 3 डी मॉडल में दवा प्रतिरोधी कैंसर कोशिकाओं को नियोजित किया जाता है, तो इसे दवा प्रतिरोध और शायद ट्यूमर पुनरावृत्ति को संबोधित करने के लिए बदला जा सकता है। यह भी परीक्षण या स्क्रीन दवाओं है कि मुख्य रूप से कैंसर के इलाज के लिए सीएएफ लक्ष्य के लिए संशोधित किया जा सकता है । सीएएफ हाल ही में चिकित्सकीय लक्ष्यों का वादा हो गया है । सीएएफ को लक्षित करने के फायदे हैं। सबसे पहले, ट्यूमर कोशिकाओं के साथ तुलना में जो असामान्य हैं (अक्सर आनुवंशिक परिवर्तन के साथ) और स्मार्ट (आसानी से कीमो और रेडियोथेरेपी के लिए प्रतिरोध प्राप्त करते हैं), ट्यूमर ऊतक में सीएएफ सामान्य कोशिकाएं और आनुवंशिक रूप से अधिक स्थिर होते हैं, इसलिए उपचार के लिए प्रतिरोध विकसित होने की संभावना कम होती है। दूसरा, सीएएफ को लक्षित करना ट्यूमर कोशिकाओं में ऑन्कोजेनिक म्यूटेशन के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है। तीसरा, सीएएफ को लक्षित करने से फाइब्रोब्लास्ट-निर्भर एंटी-ट्यूमर, एंटी-एंजियोजेनेसिस, और/या मॉड्यूलिंग कैंसर प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के माध्यम से कई हिट प्रभाव प्राप्त हो सकते हैं । हमारा 3डी स्फेरॉइड मॉडल कैंसर चिकित्सीय रणनीतियों के विविध सेटों की खोज के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है।

ठोस ट्यूमर नियोप्लास्टिक कोशिकाओं और स्ट्रोमल कोशिकाओं की एक बड़ी विविधता1,2,3,4से बने जटिल ऊतकों का प्रतिनिधित्व करते हैं । स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट, या कैंसर से जुड़े फाइब्रोब्लास्ट (सीएएफ), अधिकांश प्रकार के ठोस ट्यूमर में प्रमुख स्ट्रोमल सेल आबादी में से एक हैं। वे ट्यूमर के विकास को विनियमित करने में गंभीर रूप से शामिल हैं, विकास कारकों के उत्पादन के माध्यम से स्टेमनेस, मेटास्टेसिस, एंजियोजेनेसिस और दवा प्रतिरोध, साइटोकिन्स/केमोकिन्स, ईसीएम और रीमॉडलिंग एंजाइमों का संश्लेषण (उदाहरण के लिए, कोलेजन, फाइब्रोनेक्टिन, और मैट्रिक्स मेटललोप्रोटेक्ट्स), एक्सोसोम की रिहाई,और प्रत्यक्ष हेट्रोटिपिक सेल-सेल इंटरैक्शन5,6,7,8,10, . सीएएफ प्राथमिक घाव में विषम ट्यूमर कोशिका आबादी से ट्यूमर क्लोन के सबसेट का पूर्वचयन करके कैंसर अंग-विशिष्ट मेटास्टेसिस का निर्धारण करने में भी भाग लेता है और इन चयनित क्लोन को एक विशिष्ट दूर के अंग को मेटास्टेसिस के लिए प्रिमेड करने के लिए बढ़ावा देता है जिसका सूक्ष्म वातावरण चयनित क्लोन12के पुनर्उपनिवेशीकरण के लिए इष्टतम है । इसके अलावा, फाइब्रोब्लास्ट और उनके स्रावित घुलनशील कारक और ईसीएम ट्यूमर एंजियोजेनेसिस13,14,एंटी-ट्यूमर प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया15के मॉड्यूलेशन में भाग लेते हैं, और यहां तक कि दवा प्रतिरोध और ट्यूमर पुनरावृत्ति16,17में भी शामिल हैं।
इन विट्रो 3डी ट्यूमर स्फेरॉइड मॉडल विकसित किए गए हैं और कैंसर अनुसंधान में इन विट्रो कैंसर कोशिका संस्कृतियों और वीवो ट्यूमर मॉडल18,19,20,21के बीच एक मध्यवर्ती मॉडल के रूप में उपयोग किया गया है । 3 डी ट्यूमर स्फेरॉइड मॉडल कैंसर स्टेम सेल अनुसंधान, पूर्व नैदानिक कैंसर अनुसंधान, और दवा स्क्रीनिंग में लोकप्रियता प्राप्त की है क्योंकि इन मॉडलों असली ट्यूमर है कि पारंपरिक 2 डी मोनोलेयर22में अनुपस्थित है की कुछ महत्वपूर्ण विशेषताओं पुन: पेश । कई मौजूदा 3 डी ट्यूमर स्फेरॉइड मॉडल पूरी तरह से ट्यूमर कोशिकाओं का गठन कर रहे हैं और ट्यूमर स्ट्रोमल कोशिकाओं की भागीदारी की कमी है। इसके परिणामस्वरूप अक्सर ट्यूमर स्फेरॉइड अपर्याप्त ईसीएम जमाव और विषम कोशिका-कोशिका इंटरैक्शन की अनुपस्थिति होती है। कैंसर कोशिकाओं और समरूप कोशिका-कोशिका आसंजन द्वारा विशेष रूप से गठित पारंपरिक 3 डी स्फेरॉइड केवल आंशिक रूप से ट्यूमर ऊतकों की वीवो स्थितियों में नकल कर सकते हैं। इनमें से कुछ सीमाओं को दूर करने के लिए जांचकर्ताओं ने 3डी कोकल्चर में कई प्रकार की स्ट्रोमल कोशिकाओं को शामिल करने का प्रस्ताव किया है और कई विषमप्रकार 3डी ट्यूमर स्फेरॉइड मॉडल23,24,25,26,27विकसित किए हैं । इसके अलावा, जांचकर्ताओं ने बहिर्जात 3डी मैट्रिस को नियोजित किया है, प्राकृतिक हाइड्रोगेल या सिंथेटिक पॉलिमर जैसे पॉलीथीन ग्लाइकोल, पॉली (लैक्टाइड-सह-ग्लाइकोलाइड), और पॉली (एन-आइसोप्रोपिलैरेलिमाइड) शामिल हैं, मोनोसेलुलर और बहुकोशिकीय स्फेरॉइड मॉडल का एम्बेड करने के लिए, एक सेल-सहायक वातावरण बनाना और सेल-मैट्रिक्स इंटरैक्शन28,29को पुन: उत्पन्न करना, जिससे ये सिस्टम अधिक जैविक रूप से प्रासंगिक30। हालांकि, 3 डी कोकल्चर ्स में कुछ प्रकार की स्ट्रोमल कोशिकाओं, जैसे एंडोथेलियल कोशिकाओं का समावेश एक इन विट्रो सिस्टम के लिए अतिरिक्त जटिलता लाता है और कैंसर सेल-फाइब्रोब्लास्ट इंटरैक्शन जैसे दो विशिष्ट प्रकार की कोशिकाओं के बीच विषम कोशिका-कोशिका बातचीत का अध्ययन करना मुश्किल बनाता है। इसके अलावा, वास्तविक ऊतकों में एंडोथेलियल कोशिकाएं हमेशा सीधे कैंसर कोशिकाओं और अन्य स्ट्रोमल कोशिकाओं के साथ बातचीत नहीं करती हैं क्योंकि केशिकाओं के बाहर लिपटे तहखाने झिल्ली की एक परत होती है जो एंडोथेलियल कोशिकाओं को सीधे कैंसर कोशिकाओं और अन्य स्ट्रोमल कोशिकाओं के साथ बातचीत करने से रोकती है। उन 3 डी स्फेरॉइड मॉडलमें, शामिल एंडोथेलियल कोशिकाएं वास्तव में रक्त वाहिकाओं का गठन नहीं करती हैं, फिर भी कैंसर कोशिकाओं और अन्य स्ट्रोमल कोशिकाओं के साथ सीधे बातचीत करती हैं, कुछ ऐसा जो शायद ही कभी वीवो में होता है। इसी तरह, 3 डी स्फेरॉइड मॉडलमें से कुछ में नियोजित एक्सोजेनस मैट्रिस संरचना और संरचना के मामले में वास्तविक ट्यूमर ऊतकों में ईसीएम के समान नहीं हैं। इन सभी कृत्रिम स्थितियों के परिणामस्वरूप भ्रामक डेटा हो सकता है।
हमने हाल ही में ट्यूमर कोशिकाओं और सीएएफ से बना एक नया बहुकोशिकीय 3डी स्फेरॉइड मॉडल बनाया है। हमारे मॉडल में, 3डी ट्यूमर स्फेरॉइड का गठन पूरी तरह से सीएएफ द्वारा निर्धारित किया जाता है। सीएएफ ट्यूमर स्टेम/शुरू कोशिकाओं के फेनोटाइप को प्रेरित और विनियमित करता है। सीएएफ द्वारा उत्पादित ईसीएम प्राकृतिक है और डेस्मोप्लास्टिक संरचना को वीवो ट्यूमर माइक्रोएनवायरमेंट में बेहतर नकल करने की अनुमति देता है। यह उपन्यास 3डी मॉडल कैंसर दवा स्क्रीनिंग के लिए एक उपयोगी उपकरण हो सकता है और ट्यूमर-स्ट्रोमा इंटरैक्शन का अध्ययन करने के लिए एक अनूठा मंच प्रदान करता है, यह स्पष्ट करता है कि सीएएफ कैंसर स्टेम/शुरू कोशिकाओं को कैसे विनियमित करता है, और कैंसर की दवा संवेदनशीलता और प्रतिरोध में स्ट्रोमल इंटरैक्शन की भागीदारी का पता लगाता है ।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.25% Trypsin-EDTA</td>
			<td>Corning</td>
			<td>25-253-CI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24-well plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td>351147</td>
			<td>Non-tissue culture treated plate, 24-well, flat bottom with low evaporation lid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alex Fluor 488 goat anti-mouse IgG</td>
			<td>Life Technology</td>
			<td>A21202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2 1.5 M</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C5670-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagenase, Type 1A</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C-2674</td>
			<td>500 mg, 1 mg/mL concentration in DMEM.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DakoCytomation</td>
			<td>Dako</td>
			<td>x0909</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispase Grade II</td>
			<td>Roche Diagnostics</td>
			<td>165859</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle&#39;s Medium(DMEM)</td>
			<td>Corning</td>
			<td>10-013-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>VMR</td>
			<td>97068-085</td>
			<td>Premium Grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiji (ImageJ)</td>
			<td>NIH</td>
			<td></td>
			<td>Free for downloading, no license needed.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IncuCyte Zoom 2016A</td>
			<td>Essen Bioscience</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IncuCyte Zoom System</td>
			<td>Essen Bioscience</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I1882</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-15 Medium (Leibovitz)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L1518</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica SP5 Inverted Confocal Microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MCDB 153 Medium</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7403-10X1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse anti &#945;-SMA (smooth muscle actin), monoclone</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab18640</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olympus IX51 Inverted Fluorescence Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX51</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olymupus CellSens</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PD0325901</td>
			<td>Selleckchem Chemicals</td>
			<td>S1036</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin Streptomycin Solution</td>
			<td>Corning</td>
			<td>30-002- CI</td>
			<td>100 X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Bicarbonate 7.5%</td>
			<td>Corning</td>
			<td>25-035-CI</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a novel stromal fibroblast-modulated 3d tumor spheroid model for studying tumor-stroma interaction and drug discovery

ट्यूमर-स्ट्रोमा इंटरैक्शन कैंसर की प्रगति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। त्रि-आयामी (3 डी) ट्यूमर स्फेरॉइड मॉडल कैंसर स्टेम/शुरू कोशिकाओं, प्रीक्लिनिकल कैंसर अनुसंधान और दवा स्क्रीनिंग के अध्ययन में विट्रो मॉडल में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। 3 डी स्फेरॉइड मॉडल पारंपरिक ट्यूमर सेल संस्कृति से बेहतर हैं और वास्तविक ठोस ट्यूमर के कुछ महत्वपूर्ण पात्रों को पुन: पेश करते हैं। हालांकि, पारंपरिक 3 डी ट्यूमर स्फेरॉइड विशेष रूप से ट्यूमर कोशिकाओं से बने होते हैं। वे ट्यूमर स्ट्रोमल कोशिकाओं की भागीदारी की कमी है और अपर्याप्त बाह्युशिकी मैट्रिक्स (ईसीएम) बयान है, इस प्रकार केवल आंशिक रूप से ट्यूमर ऊतकों की वीवो स्थितियों में नकल उतार । हमने ट्यूमर कोशिकाओं और स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट से बना एक नया बहुकोशिकीय 3 डी स्फेरॉइड मॉडल स्थापित किया जो वीवो विषम ट्यूमर माइक्रोएनवायरमेंट और इसके मूल डेस्मोप्लासिया में बेहतर नकल करता है। स्फेरॉइड का गठन ट्यूमर स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट द्वारा सख्ती से विनियमित किया जाता है और स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट में कुछ महत्वपूर्ण इंट्रासेलर सिग्नलिंग मार्ग (जैसे, नॉच सिग्नलिंग) की गतिविधि से निर्धारित होता है। इस लेख में, हम ट्यूमर कोशिकाओं के सहसंस्कृति के लिए तकनीक-स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट, सेल-सेल इंटरैक्शन की कल्पना करने के लिए समय-चूक इमेजिंग, और स्फेरॉइड की 3 डी वास्तुशिल्प विशेषताओं को प्रदर्शित करने के लिए माइक्रोस्कोपी प्रस्तुत करते हैं। हम इस 3डी स्फेरॉइड मॉडल के व्यावहारिक अनुप्रयोग के दो उदाहरण भी दिखाते हैं। यह उपन्यास बहुकोशिकीय 3 डी स्फेरॉइड मॉडल ट्यूमर-स्ट्रोमा इंटरैक्शन का अध्ययन करने के लिए एक उपयोगी मंच प्रदान करता है, यह स्पष्ट करता है कि स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट कैंसर स्टेम/शुरू करने वाली कोशिकाओं को कैसे विनियमित करते हैं, जो ट्यूमर की प्रगति और आक्रामकता का निर्धारण करते हैं, और कैंसर की दवा संवेदनशीलता और प्रतिरोध में स्ट्रोमल प्रतिक्रिया की भागीदारी की खोज करते हैं । यह प्लेटफॉर्म ड्रग डिस्कवरी के लिए एक प्रासंगिक इन विट्रो मॉडल भी हो सकता है।

Watch this Scientific Journal Video about A Novel Stromal Fibroblast-Modulated 3D Tumor Spheroid Model for Studying Tumor-Stroma Interaction and Drug Discovery at JoVE.com

A Novel Stromal Fibroblast-Modulated 3D Tumor Spheroid Model for Studying Tumor-Stroma Interaction and Drug Discovery

ट्यूमर कोशिकाओं और स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट की विषम ताक़त पर आधारित एक उपन्यास त्रि-आयामी स्फेरॉइड मॉडल स्थापित किया गया है। यहां, हम स्फेरॉइड के गठन की कल्पना करने के लिए ट्यूमर कोशिकाओं और स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट, टाइम-लैप्स इमेजिंग और कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी की सहसंस्कृति पेश करते हैं। यह त्रि-आयामी मॉडल ट्यूमर-स्ट्रोमा इंटरैक्शन का अध्ययन करने और कैंसर चिकित्सा विज्ञान का परीक्षण करने के लिए एक प्रासंगिक मंच प्रदान करता है।

ट्यूमर-स्ट्रोमा इंटरैक्शन और ड्रग डिस्कवरी का अध्ययन करने के लिए एक उपन्यास स्ट्रोमल फाइब्रोब्लास्ट-मोडलेटेड 3डी ट्यूमर स्फेरॉइड मॉडल

Tumor-stroma interactions play an important role in cancer progression. Three-dimensional (3D) tumor spheroid models are the most widely used in vitro ...

हमने एक उपन्यास 3 डी स्फेरॉइड मॉडल विकसित किया है जो कैंसर-स्ट्रोमा इंटरैक्शन का अध्ययन करने और कैंसर चिकित्सा विज्ञान का परीक्षण करने के लिए एक मंच प्रदान करता है। मेरे दृष्टिकोण में, यह 3 डी प्रणाली एक स्ट्रोमा फाइब्रोब्लास्ट में कैंसर की कोशिकाओं को जोड़ती है बेहतर वास्तविक ट्यूमर की स्थिति की नकल और इसलिए, दवा की खोज के लिए एक बहुत शक्तिशाली उपकरण हो सकता है । इसके अलावा, यह मॉडल मेलानोमा का अध्ययन करने तक सीमित नहीं है।इसका उपयोग अन्य प्रकार के कैंसर की जांच के लिए किया जा सकता है। प्रक्रिया का प्रदर्शन डॉ होंगवेई शाओ, मेरी प्रयोगशाला से एक वरिष्ठ वैज्ञानिक होगा । मानव मेलानोमा सेल संस्कृति के लिए, पारंपरिक अनुयायी कोशिका संस्कृति स्थितियों के तहत कोशिकाओं को फेंकें और 5% कार्बन डाइऑक्साइड में 37 डिग्री सेल्सियस पर W489 मध्यम को पूरा करें।जब कोशिकाएं 90% तक पहुंचती हैं, तो कोशिकाओं को एक से पांच अनुपात में विभाजित करें। माउस त्वचा फाइब्रोब्लास्ट संस्कृति के लिए, नमूनों और DMEM 10 प्रतिशत भ्रूण गोजातीय सीरम के साथ पूरक, और सेल संस्कृति इनक्यूबेटर में एक प्रतिशत पेनिसिलिन-स्ट्रेप्टोमाइसिन के साथ पूरक से पहले PBS में काटा ऊतक छर्रों धो । कोशिकाओं को एक-से-दो अनुपात में विभाजित करें जब वे 90 प्रतिशत की नरमी तक पहुंचते हैं।cocultures स्थापित करने से पहले, एक एकाग्रता पर एक १०० मिलीमीटर पकवान पर बीज फाइब्रोब्लास्ट इस तरह है कि सेल संकुचन लगभग ६० प्रतिशत अगले दिन तक पहुंच जाएगा । अगली सुबह, सुपरनैट को जीएफपी की एक से तीन से एक-से-पांच एकाग्रता के साथ बदल दें ताकि नियमित संस्कृति माध्यम में स्टॉक से पतला होकर पॉलीब्रेन के चार माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर के साथ पतला हो जाए । ताजा संस्कृति माध्यम के साथ सुपरनेट की जगह से पहले छह घंटे के लिए कोशिका संस्कृति इनक्यूबेटर में कोशिकाओं प्लेस ।दो दिनों के बाद, फ्लोरेसेंस माइक्रोस्कोप पर कोशिकाओं से जीएफपी सिग्नल का निरीक्षण करें। जब दोनों सेल संस्कृतियों को स्थिर रूप से संक्रमित किया गया है, तो दोनों सेल संस्कृतियों को 0.25 ट्राइपसिन-ईडीटीए से अलग कर दिया जाए ताकि सेंटुविगेशन द्वारा एकल सेल निलंबन एकत्र किया जा सके। कोशिकाओं को सहसंस्कृति मध्यम एकाग्रता के मिलीलीटर प्रति दो गुना 10 से चौथी कोशिकाओं पर फिर से निलंबित करें और मेलानोमा कोशिकाओं और फाइब्रोब्लास्ट को एक-से-एक अनुपात में मिलाएं।फिर एक 24 अच्छी तरह से थाली के प्रत्येक कुएं के लिए कोशिकाओं के दो मिलीलीटर देखें और प्रत्येक स्थिति के लिए ट्रिपलीट करें और कोशिका संस्कृति इनक्यूबेटर में चार घंटे के लिए प्लेट रखें ताकि कोशिकाओं को प्लेट के नीचे से संलग्न किया जा सके। मेलानोमा सेल एकल संस्कृति के लिए 2 डी सेल क्लस्टर गठन का मूल्यांकन करने के लिए, एक 24 अच्छी तरह से थाली के प्रत्येक कुएं में चौथे मेलानोमा कोशिकाओं को दो बार 10 देखें और कोशिका संस्कृति इनक्यूबेटर में सात से 10 दिनों के लिए कोशिकाओं को संस्कृति । फिर मानक फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोपी प्रोटोकॉल के अनुसार एक उल्टे फ्लोरेसेंस माइक्रोस्कोप पर कोशिकाओं की तस्वीर।यदि समय चूक इमेजिंग सिस्टम बंद है, तो इमेजिंग से कम से कम एक घंटे पहले इसे चालू करें। जब सिस्टम तैयार हो जाए, तो संस्कृति प्लेट को माइक्रोस्कोप के चरण में सावधानी से स्थानांतरित करें और इनक्यूबेटर को स्लाइड करें और सुरक्षित रूप से दरवाजे को लॉक करें। समय चूक इमेजिंग सिस्टम के सॉफ्टवेयर खोलें और प्लेट प्रकार और निर्माता का चयन करने के लिए जोड़ें पोत पर क्लिक करें ताकि माइक्रोस्कोप स्कैनिंग क्षेत्र का सही पता लगा सके।एक 10 बार उद्देश्य लेंस और ब्याज के कुओं का चयन करें और स्कैनिंग क्षेत्र के लिए मापदंडों सेट, स्कैन और एक शुरू और समाप्त समय के बीच अंतराल समय । फिर चार से 52 घंटे तक टाइम लैप्स इमेजिंग रिकॉर्ड करें। इमेज रिकॉर्डिंग के अंत में, डेटा को पुनः प्राप्त करने और एकत्र किए गए वीडियो या छवि सेट को निर्यात करने के लिए समय चूक इमेजिंग सिस्टम सॉफ्टवेयर का उपयोग करें।कोकल्चर के कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी इमेजिंग के लिए, प्लेट को उल्टे फ्लोरेसेंस माइक्रोस्कोप के चरण पर रखें और लाल और हरे रंग के लेजर बीम का चयन करें। पांच या 10 बार उद्देश्य के तहत कोशिकाओं का निरीक्षण करें और स्कैनिंग शुरू करने के लिए स्पेरोइड का चयन करें। एक माइक्रोन जेड-स्टेप का उपयोग करके, स्फेरॉइड के नीचे से ऊपर तक स्कैन करें।फिर 3D छवि को पुनर्निर्मित करने के लिए उपयुक्त छवि प्रसंस्करण सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके डेटा को संसाधित करें जिसे आगे घुमाया जा सकता है और 3डी फिल्म के रूप में बचाया जा सकता है। यहां, कॉकल्चर्ड मेलानोमा कोशिकाओं और फाइब्रोब्लास्ट द्वारा गठित बहुकोशिकीय 3 डी स्फेरॉइड की छवियां दिखाई जाती हैं। फाइब्रोब्लास्ट की अनुपस्थिति में सुसंस्कृत मेलानोमा कोशिकाएं विशिष्ट 3 डी स्फेरॉइड नहीं बनाती हैं, हालांकि कुछ मेलानोमा कोशिकाएं विस्तारित संस्कृति के साथ 2डी क्लस्टर बनाती हैं।समय चूक इमेजिंग, फाइब्रोब्लास्ट और ट्यूमर कोशिकाओं का उपयोग करते हुए कोकल्चर में बातचीत करते हुए देखा जा सकता है, जो लगभग 36 घंटे में स्फेरॉइड से शुरू होता है। इस फिल्म में, संस्कृति के चार से 52 घंटे तक एकल सुसंस्कृत मेलानोमा सेल समग्र गठन की गतिशील प्रक्रिया देखी जा सकती है। यहां, संस्कृति के सात दिनों के बाद कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी द्वारा 3 डी स्फेरोइड संरचना देखी जा सकती है, जबकि इस फिल्म में, 2डी सेल क्लस्टर की कल्पना की जा सकती है।3 डी गोलाकार संस्कृति माध्यम में निलंबित रहते हैं और मोबाइल हैं, जबकि 2डी ट्यूमर सेल क्लस्टर संस्कृति प्लेट से जुड़ते हैं और स्थिर होते हैं। यह 3 डी मॉडल ट्यूमर-स्ट्रोमा इंटरैक्शन का अध्ययन करने के लिए एक अद्वितीय मंच के रूप में कार्य करता है। उदाहरण के लिए, यह स्पष्ट करने के लिए कि इंटरसेलुलर पायदान1 सिग्नलिंग पाथवे गतिविधि और कैंसर से जुड़े फाइब्रोब्लास्ट कैंसर के स्टेम को विनियमित करते हैं और सेल और गोलाकार गठन शुरू करते हैं।इसके अलावा, इस मॉडल का उपयोग कैंसर स्टेम की दवा प्रतिक्रियाओं का परीक्षण करने और कोशिकाओं को शुरू करने के लिए किया जा सकता है। यद्यपि यह विधि सरल और सीधे आगे है, सही सेल घनत्व और सेल अनुपात का उपयोग करने और प्रदर्शन के अनुसार उपयुक्त संस्कृति प्लेटों का उपयोग करने का ध्यान रखें। इस 3 डी मॉडल को कैंसर स्टेम कोशिकाओं के फेनोटाइप का निर्धारण करने के साथ-साथ छोटे अणु यौगिकों की स्क्रीनिंग के लिए महत्वपूर्ण इंट्रासेलुलर सिग्नलिंग पाथवे गतिविधि को भी sedating करने के लिए लागू किया जा सकता है, जिसके लिए कैंसर स्टेम सेल अत्यधिक संवेदनशील हैं।

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Utilizing Functional Genomics Screening to Identify Potentially Novel Drug Targets in Cancer Cell Spheroid Cultures

उपयोग कार्यात्मक जीनोमिक्स स्क्रीनिंग कैंसर सेल उपगोल संस्कृतियों में संभावित उपन्यास ड्रग लक्ष्यों की पहचान करने के लिए

The identification of functional driver events in cancer is central to furthering our understanding of cancer biology and indispensable for the discovery ...

Therapy Testing in a Spheroid-based 3D Cell Culture Model for Head and Neck Squamous Cell Carcinoma

एक अंडाकार आकृति में चिकित्सा परीक्षण-सिर और गर्दन स्क्वैमस सेल कार्सिनोमा के लिए 3 डी सेल संस्कृति मॉडल आधारित

Current treatment options for advanced and recurrent head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) enclose radiation and chemo-radiation approaches with ...

Generation of High-Throughput Three-Dimensional Tumor Spheroids for Drug Screening

दवा स्क्रीनिंग के लिए उच्च प्रवाह तीन आयामी ट्यूमर Spheroids की पीढ़ी

Cancer cells have routinely been cultured in two dimensions (2D) on a plastic surface. This technique, however, lacks the true environment a tumor mass is ...

A 3D Organotypic Melanoma Spheroid Skin Model

एक ३डी Organotypic मेलेनोमा अंडाकार आकृति स्किन मॉडेल

Malignant transformation of melanocytes, the pigment cells of human skin, causes formation of melanoma, a highly aggressive cancer with increased ...

A 3D Spheroid Model as a More Physiological System for Cancer-Associated Fibroblasts Differentiation and Invasion In Vitro Studies

कैंसर के लिए एक अधिक शारीरिक प्रणाली के रूप में एक 3 डी Spheroid मॉडल-एसोसिएटेड Fibroblasts भेदभाव और विट्रो अध्ययन में आक्रमण

Defining the ideal model for an in vitro study is essential, mainly if studying physiological processes such as differentiation of cells. In the tumor ...

Analyzing Tumor and Tissue Distribution of Target Antigen Specific Therapeutic Antibody

लक्ष्य एंटीजन विशिष्ट चिकित्सीय एंटीबॉडी के ट्यूमर और ऊतक वितरण का विश्लेषण

Monoclonal antibodies are high affinity multifunctional drugs that work by variable independent mechanisms to eliminate cancer cells. Over the last few ...

A 3D Spheroid Model for Glioblastoma

ग्लियोब्लास्टोमा के लिए एक 3 डी स्फेरॉइड मॉडल

Two-dimensional (2D) cell cultures do not mimic in vivo tumor growth satisfactorily. Therefore, three-dimensional (3D) culture spheroid models were ...

A Biomimetic Model for Liver Cancer to Study Tumor-Stroma Interactions in a 3D Environment with Tunable Bio-Physical Properties

लिवर कैंसर के लिए एक बायोमिमेटिक मॉडल Tunable जैव भौतिक गुणों के साथ एक 3 डी वातावरण में ट्यूमर-स्ट्रोमा इंटरैक्शन का अध्ययन करने के लिए

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a primary liver tumor developing in the wake of chronic liver disease. Chronic liver disease and inflammation leads to a ...

A Three-Dimensional Spheroid Model to Investigate the Tumor-Stromal Interaction in Hepatocellular Carcinoma

हेपेटोसेलुलर कार्सिनोमा में ट्यूमर-स्ट्रोमल इंटरैक्शन की जांच करने के लिए एक त्रि-आयामी गोलाकार मॉडल

The aggressiveness and lack of well-tolerated and widely effective treatments for advanced hepatocellular carcinoma (HCC), the predominant form of liver ...

A Robust Discovery Platform for the Identification of Novel Mediators of Melanoma Metastasis

मेलेनोमा मेटास्टेसिस के उपन्यास मध्यस्थों की पहचान के लिए एक मजबूत डिस्कवरी प्लेटफ़ॉर्म

Metastasis is a complex process, requiring cells to overcome barriers that are only incompletely modeled by in vitro assays. A systematic workflow was ...