Summary
Comumente usado, são descritos métodos altamente acessíveis para analisar a migração celular e invasão in vitro. O primeiro método é o ensaio de encerramento de feridas de células que mede a mobilidade celular. O segundo método é o ensaio de migração e invasão transwell que avalia o quimiotáctica e capacidade invasiva de células.
Abstract
Migration is a key property of live cells and critical for normal development, immune response, and disease processes such as cancer metastasis and inflammation. Methods to examine cell migration are very useful and important for a wide range of biomedical research such as cancer biology, immunology, vascular biology, cell biology and developmental biology. Here we use tumor cell migration and invasion as an example and describe two related assays to illustrate the commonly used, easily accessible methods to measure these processes. The first method is the cell culture wound closure assay in which a scratch is generated on a confluent cell monolayer. The speed of wound closure and cell migration can be quantified by taking snapshot pictures with a regular inverted microscope at several time intervals. More detailed cell migratory behavior can be documented using the time-lapse microscopy system. The second method described in this paper is the transwell cell migration and invasion assay that measures the capacity of cell motility and invasiveness toward a chemo-attractant gradient. It is our goal to describe these methods in a highly accessible manner so that the procedures can be successfully performed in research laboratories even just with basic cell biology setup.
Introduction
Motilidade é uma característica essencial de células vivas. A migração celular está envolvido na concepção de vida, o desenvolvimento embrionário, a resposta imunitária, e muitos processos patológicos, tais como a metástase do cancro e inflamação 1-9. Portanto, métodos para estudar o comportamento migratório das células são ferramentas de pesquisa muito útil para uma vasta gama de disciplinas em ciências biomédicas, biologia, bioengenharia, e áreas afins.
O estudo da migração de células na pesquisa do câncer é de particular interesse como a principal causa de morte em pacientes com câncer está relacionado à progressão metastática. Para que o câncer se espalhar e disseminar por todo o corpo, as células cancerosas devem migrar e invadir através da matriz extracelular (ECM), intravasate em circulação no sangue, anexar a um local distante, e, finalmente, extravasar para formar focos distantes 1,10-12. Vários métodos biológicos podem ser utilizados para estudar estes eventos em detalhe. A cultura de células ferida fechado umd a migração e invasão transwell ensaios são amplamente utilizados na comunidade científica 1,10. Estes testes podem fornecer os dados necessários que possam permitir uma compreensão de como um tipo particular de célula podem migrar espontaneamente ou responder a uma quimioterapia atrativo e direcionalmente migrar em direção a ela. Vários fenótipos migradores foram descritos. As células podem migrar de uma forma única célula, como visto em mesenquimais ou movimento amebóide-like ou pelo movimento multicelular rotulado migração coletiva ou célula streaming de 13. O método de movimento usado em células móveis podem ser facilmente observado utilizando o ensaio de encerramento de feridas de cultura de células.
Entre as várias formas de estudar a migração de células, o ensaio de encerramento de feridas de células é um dos mais simples. Este método é útil para determinar a capacidade de migração de massas de células inteiras. Quando mais um passo que pode ser usado para observar as características morfológicas da célula individual durante a migração 14. Após a análise do fechamento da ferida muitos fenótipos pode ser revelado. Medindo a distância fechado ao longo do tempo, quando comparado com um controle pode revelar alterações de migração específica ou um fenótipo migratório prejudicada que era desconhecida anteriormente. Além disso, a formação única lamellipodium celular, cauda retração, e movimento direcional pode dar pistas para o que pode ser prejudicada ou melhorada nas células de interesse 14.
A migração transwell e ensaios de invasão pode ser utilizada para analisar a capacidade das células individuais para responder direcionalmente para vários quimio-atractores se são quimiocinas, factores de crescimento, lípidos, ou nucleótidos 4,5,8,15,16. Pode também avaliar a capacidade migratória diferencial devido à sobre-expressão de um receptor de 1,14. Estes ensaios também pode ser utilizado para identificar e caracterizar os reguladores-chave da migração de células tais como a família Rho de GTPases pequenas 2. Na sequência destes curto e de fácil acetestes veis, o modo de migração celular e a capacidade de uma célula para invadir numa matriz 3-D também pode ser determinada.
Protocol
Representative Results
Discussion
A migração celular é um aspecto importante para estudar na pesquisa do câncer e também pode ser aplicado a estudos de cura de desenvolvimento, imunológicos e ferida. O ensaio de cultura de células de feridas e de fecho da migração celular e invasão transwell ensaios de revelar a informação detalhada do comportamento migratório das células e pode ser utilizado para investigar os mecanismos moleculares da migração celular 1,2,10,14. Nosso estudo utilizou estes testes de motilidade celular para d…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Mike Myles, Sam Saunders, and C.W. Elton at the ECU Multimedia & Technology Services for providing assistance in video production. We acknowledge the grant support from North Carolina Biotechnology Center, Golfers against Cancer, Brody Brothers Endowment Fund, American Heart Association, and ECU/Vidant Cancer Research and Education Fund (L.V.Y. and M.J.R.).
Materials
| Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM) | Gibco | 11995-073 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Gemini | 100106 | |
| Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A4503-50G | |
| Trypsin EDTA 0.25% | Gibco | 25200-056 | |
| Dulbecco’s phosphate buffered saline (DPBS) | Gibco | 14190-250 | |
| Crystal violet | Sigma | C0775-100G | Dissolved in water at 0.2% |
| Cell disassociation buffer | Gibco | 13151-014 | |
| Cell culture incubator | Thermo Fisher Scientific | Model # 3145 | |
| SterilGARD biosafety hood | The Baker Company, Inc. | Model # VBM-600 | |
| EVOS Fl inverted microscope | Thermo Fisher Scientific | Model # AMF-4302-US | |
| Tissue culture plate | Becton Dickinson | 353046 | Catalog number varies depending on the type of culture plate |
| Corning Transwell insert | Fisher | 07-200-150 | Catalog number varies depending on the pore size of the membrane |
Referencias
- Castellone, R. D., Leffler, N. R., Dong, L., Yang, L. V. Inhibition of tumor cell migration and metastasis by the proton-sensing GPR4 receptor. Cancer Lett. 312 (2), 197-208 (2011).
- Hall, A. The cytoskeleton and cancer. Cancer Metastasis Rev. 28, (2009).
- Lauffenburger, D. A., Horwitz, A. F. Cell migration: a physically integrated molecular process. Cell. 84 (3), 359-369 (1996).
- Peter, C., et al. Migration to apoptotic "find-me" signals is mediated via the phagocyte receptor G2A. J. Biol. Chem. 283 (9), 5296-5305 (2008).
- Radu, C. G., Yang, L. V., Riedinger, M., Au, M., Witte, O. N. T cell chemotaxis to lysophosphatidylcholine through the G2A receptor. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101 (1), 245-250 (2004).
- Buul, J. D., Hordijk, P. L. Signaling in leukocyte transendothelial migration. Arterioscler Thromb. Vasc. Biol. (5), 824-833 (2004).
- Yang, L. V., Heng, H. H., Wan, J., Southwood, C. M., Gow, A., Li, L. Alternative promoters and polyadenylation regulate tissue-specific expression of Hemogen isoforms during hematopoiesis and spermatogenesis. 228 (4), 606-616 (2003).
- Yang, L. V., Radu, C. G., Wang, L., Riedinger, M., Witte, O. N. Gi-independent macrophage chemotaxis to lysophosphatidylcholine via the immunoregulatory GPCR G2A. Blood. 105 (3), 1127-1134 (2005).
- Yoshida, M., Yoshida, K. Sperm chemotaxis and regulation of flagellar movement by Ca2+. Mol. Hum. Reprod. 17 (8), 457-465 (2011).
- Albini, A. Tumor and endothelial cell invasion of basement membranes. The matrigel chemoinvasion assay as a tool for dissecting molecular mechanisms. Pathol. Oncol. Res. 4 (3), 230-241 (1998).
- Fidler, I. J. Critical determinants of metastasis. Semin. Cancer Biol. 12 (2), 89-96 (2002).
- Steeg, P. S. Tumor metastasis: mechanistic insights and clinical challenges. Nat. Med. 12 (8), 895-904 (2006).
- Roussos, E. T., Condeelis, J. S., Patsialou, A. Chemotaxis in cancer. Nat. Rev. Cancer. 11 (8), 573-587 (2011).
- Zhang, Y., et al. Comparative study of 3D morphology and functions on genetically engineered mouse melanoma cells. Integr. Biol. (Camb. 4 (11), 1428-1436 (2012).
- Junger, W. G. Purinergic regulation of neutrophil chemotaxis. Cell. Mol. Life Sci. 65 (16), 2528-2540 (2008).
- Lazennec, G., Richmond, A. Chemokines and chemokine receptors: new insights into cancer-related inflammation. Trends Mol. Med. 16 (3), 133-144 (2010).
- Huang, H. L., et al. Trypsin-induced proteome alteration during cell subculture in mammalian cells. J. Biomed. Sci. 17, (2010).
- Cortesio, C. L., Boateng, L. R., Piazza, T. M., Bennin, D. A., Huttenlocher, A. Calpain-mediated proteolysis of paxillin negatively regulates focal adhesion dynamics and cell migration. J. Biol. Chem. 286 (12), 9998-10006 (2011).
- Wehrle-Haller, B., Imhof, B. A. Actin microtubules and focal adhesion dynamics during cell migration. Int. J. Biochem. Cell Biol. 35 (1), 39-50 (2003).
