3次元（3D）モデルを用いた乳癌細胞浸潤の定量化
Summary
この資料は、乳癌細胞の浸潤を定量化するための3次元（3D）のアッセイの使用のための詳細な方法論を提供する。具体的には、細胞が侵入したときに発生する膜の完全性の喪失を検査するためにこのようなアッセイ、定量化、およびデータ分析だけでなく、メソッドを設定するために必要な手順を説明します。
Abstract
現在では周知の細胞および組織の微小環境は、腫瘍の開始と進行に影響を与える重要な調節因子であることが知られている。さらに、細胞外マトリックス（ECM）は、in vivoでの培養およびホメオスタシスにおける細胞の挙動の重要な調節因子であることが実証されている。二次元（2D）上で細胞を培養する現在のアプローチは、細胞及びそれらの微小環境との間の複雑な相互作用の妨害及び損失のプラスチック表面をもたらす。三次元（3D）培養アッセイの使用を介して、細胞-微小環境との相互作用のための条件は、in vivoでの微小環境に似ている確立されている。この記事では、周囲の環境への細胞浸潤の評価における3D培養の可能性を例示する、三次元基底膜タンパク質マトリックス中に乳癌細胞を成長させるための詳細な方法を提供する。加えて、我々はこれらの3Dアッセイはmolecシグナリングの喪失を検査する可能性を有する方法について説明手続きを免疫染色することにより上皮形態を規制ULES。これらの研究は、乳癌の広がりに必要な浸潤を調節するプロセスに重要な機構の詳細を識別するために助ける。
Introduction
個人または集団の細胞の移動および浸潤癌の2特徴である、癌細胞1-4の転移拡散のために必要。転移を開始する癌細胞の能力は、遊走細胞の基底膜を分解するために浸潤突起を使用して、隣接組織に侵入するそれらの能力に依存する。浸潤突起はマトリックス分解プロテアーゼ5の放出を介して細胞外マトリックスの分解を可能にする動的なアクチンが豊富なマトリックス分解突起である。癌細胞浸潤は、癌細胞の移動、続いてマトリックスの分解を伴い、これは三次元（3D）マトリクス環境2の再編を伴う。このようにして、マトリックスを貫通するように、セルは、その形状を変形し、細胞外マトリックス（ECM）2と対話する必要があります。
乳房組織の完全性の維持は、緊密に依存controlled個の組織構造の細胞ECMおよび細胞-細胞接着接合は、上皮極性の遺伝子発現および破壊に影響を与えるので6-10癌の発症につながる可能性がある。しかし、このようなトランスウェルチャンバーアッセイまたは創傷スクラッチアッセイなどのほとんどのin vitroでの遊走および浸潤アッセイは、2次元（2D）であり、したがって、これらは、細胞とその隣接する環境3,6,8,11-14間の複雑な相互作用を無視。細胞形態における変化、細胞分化、細胞-マトリックス接着、遺伝子発現パターンを含む、かなりの形態学的および機能的多様性は、一般に、2D 2,6,8,11をアッセイに欠けている3D培養物中で細胞を培養することによって検出されている。このように、診療所6月10日に、基礎研究における画期的な成果のより良い翻訳につながる、3Dアッセイの生体状態のより生理学的にrecapitulatingで有意に有益であり、使用しています。しかしながら、留意すべきである、3D培養物を用いて得られる多くの利点にもかかわらず、このモデルは、種々の細胞型を含むインビボでの腫瘍微小環境の複雑さのすべてをキャプチャすることはできません。しかし、癌細胞の接着および浸潤15-17上の腫瘍間質の相互作用の効果を研究するために、3Dモデル（例えば、線維芽細胞、白血球、およびマクロファージ）への間質細胞を組み込むことが可能である。
培養中の乳房上皮細胞は、ラミニンおよびコラーゲンなどのECMタンパク質が存在する場合に最も効果的に成長する。これは公知で、市販のマトリックス混合物は、エンゲルブレス-ホルム-スウォーム（EHS）マウス腫瘍から誘導され、マトリゲル基底膜マトリックス2,8として知られている。多数の技術が基底膜マトリックス2,8に3次元のコロニーとして上皮細胞を成長させるために確立されている。三次元基底膜マトリックスモデルは、悪性および非悪性の両方の乳房細胞を確立するために有効である成長、 生体内環境18,19で発生しているものに似ている。 MCF10A細胞は、非悪性乳腺上皮細胞である。基底膜マトリックス中で増殖させたときに、これらの細胞は、正常な乳房細胞のin vivo形質の展示および細胞増殖、細胞極性、及び管腔スペース8,12,20を確立するために、アポトーシスを制御受ける。さらに、MCF10A細胞の細胞核の外観はより密接21単層で培養されたものよりも組織中の乳房上皮細胞のものに似ている三次元培養物中で腺房を形成する。ビッセルおよび同僚による研究は、悪性細胞が高度に無秩序な表現型を示すので、ラミニンに富む環境の中で増殖させ、増殖を増加させ、減少したときに悪性の乳房細胞は非悪性乳房細胞から分化することができることを明らかにした最初の細胞 – 細胞接着、間葉マーカーの発現増加及び侵襲性構造体の数の増加は3,6,2を形成2。
セル環境の異常は、腫瘍形成に影響を与えることができる20。三次元培養法を効果的に腫瘍細胞とその周囲の環境との間で生じる通信を研究し、このような通信方法14,20,21,23タンパク質発現の影響を決定するために使用することができる。この記事では、侵襲性を分析するために、3D培養物におけるMDA-MB-231乳癌細胞を成長させるため、および上皮マーカーラミニン、細胞基底膜18,19,24の成分を用いて、上皮形態の損失を研究するための詳細な方法論を提供25。詳細な手順は、正確かつ再現性の任意の浸潤癌細胞により星状（侵襲性）構造形成を定量化する能力を提供し、そのようなMDA-MB-231、Hs578T細胞、MCF-7、またはT47Dなどの一般的な乳癌細胞株（に限定されない）。従って、このアッセイは、タンパク質とどのように細胞内で発現または治療を評価するためのプラットフォームとして機能することができるプロまたは抗侵襲性化合物は、単一又は複数のセルにより、細胞外マトリックスの分解を調節する。
Protocol
Representative Results
Discussion
三次元細胞培養技術の開発は、研究者たちは、劇的な形態学的変化を視覚化できるように、乳房上皮細胞の形質転換を研究することを可能にした。細胞浸潤を分析するほか、単一または多細胞スフェロイドは乳房上皮細胞の接着、増殖、サイズ、および基底頂端極性の変化を評価するために使用することができる。細胞は、ECM 8を重ねている、以前に報告された方法論とは対照的に、…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was conducted with funds to M.B. from the Canadian Institutes of Health Research (CIHR) grant MOP 107972. M.B. is a recipient of a CIHR New Investigator Salary Award. D.C. is a recipient of studentships from the Translational Breast Cancer Research Unit and the CIHR Strategic Training Program in Cancer Research and Technology Transfer, London Regional Cancer Program. C.G. is recipient of studentships from the Translational Breast Cancer Research Unit, London Regional Cancer Program and from the CIHR- Strategic Training Program in Cancer Research and Technology Transfer. SGD.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 1.5 mL tubes | VWR | CA10011-700 | Sterile, disposable |
| 100-mm culture dish BD353003 | VWR | CABD353003 | Sterile, disposable |
| 15 mL Falcon tube | VWR | CA21008-918 | Sterile, disposable |
| 1 mL filtered tips | VWR | 10011-350 | Sterile, disposable |
| 200 uL filtered tips | VWR | 22234-016 | Sterile, disposable |
| 20 uL filtered tips | VWR | 22234-008 | Sterile, disposable |
| 35-mm glass-bottomed Confocal No.1 culture dishes | MatTek Corporation | P35G-1.0-14-C | Precooled before use |
| Bovine serum albumin (BSA) | BioShop | ALB003.100 | Used at 3% for IF |
| Alexa Fluor 488 Goat Anti-Mouse IgG (H+L) Antibody, highly cross-adsorbed | Life Technologies | A11029 | 1:250 for IF |
| Alexa Fluor 568 Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) Antibody | Life Technologies | A11011 | 1:1200 for IF |
| Anti-Beta-Catenin | BD Transduction Laboratories | 610153 | Mouse-monoclonal; Used at 1:100 for IF |
| Fetal bovine serum (FBS) | Sigma | F1051 | Used at 10% (v/v) |
| Hoechst 33258, Pentahydrate (bis-Benzimide) – 10 mg⁄mL Solution in Water | Life Technologies | H3569 | Used at 0.1% (1:10000 dilution) |
| InVivo Analyzer Suite | Media Cybernetics | Used for 3D culture imaging (DIC images at 10x and 40x) | |
| Kisspeptin-10 (KP-10) | EZ Biolabs | PT0512100601 | Used at 100nM |
| Anti-Laminin | Cedarlane | AB19012(CH) | Rabbit-polyclonal full length human; Used at 1:100 for IF |
| LSM-510 META laser scanning microscope | Zeiss | Used at 63X objective; oil immersion lens | |
| Matrigel phenol red free (BD356237) | VWR | CACB356237 | Lot No.2180819; 10.4 mg/mL |
| Olympus IX-81 microscope | Olympus | Used for 3D culture imaging (DIC images at 10x and 40x) | |
| Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Life Technologies | 15140-122 | Antibiotic (added to media; used at 0.01%) |
| 10 mL pipet | VWR | CA53300-523 | Sterile, disposeable |
| RPMI 1640 Medium with Glutamine | Life Technologies | 11875-119 | Used for culturing of MDA-MB-231 cells |
| 0.25% Trypsin-EDTA (1X), Phenol Red | Life Technologies | 25200-072 | Used to trypsinize MDA-MB-231 cells |
| MEGM (bullet kit): MEBM (CC3151)+Single quots (CC4136) | Lonza | CC-3150 | Used for culturing of MCF10A cells |
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