Summary

A Simple Opknoping Drop Cultuur van de Cel Protocol voor het genereren van 3D-sferoïden

Published: May 06, 2011
doi:

Summary

Beschrijven we een eenvoudige, snelle methode van het genereren van 3D weefsel-achtige sferoïden en hun potentiële toepassing op verschillen in de cel-cel interacties te kwantificeren.

Abstract

Studies van cel-cel cohesie en cel-substraat adhesie hebben in het verleden zijn uitgevoerd op monolaagculturen aanhanger van stijve substraten. Cellen in een weefsel, maar zijn meestal verpakt in een dicht op elkaar gepakte massa weefsel waarbij de cellen intieme verbindingen tot stand met de vele bijna-buren en met de extracellulaire matrix componenten. Dienovereenkomstig, de chemische milieu en fysieke krachten ervaren door cellen in een 3D-weefsel zijn fundamenteel anders dan die ervaren door cellen gekweekt in monolaag cultuur. Dit is aangetoond dat duidelijk invloed cellulaire morfologie en signalering. Verschillende methoden zijn ontwikkeld om 3D-celculturen waaronder inkapseling van de cellen in collageen gels 1 of in biomateriaal steigers 2 te genereren. Dergelijke methoden, hoewel nuttig, niet herhalen het intieme direct cel-cel adhesie architectuur gevonden in de normale weefsels. Integendeel, zij nauwer bij benadering cultuur-systemen waarin de afzonderlijke cellen zijn losjes verspreid in een 3D-meshwork van ECM-producten. We beschrijven hier een eenvoudige methode waarin cellen zijn geplaatst in opknoping druppel cultuur en geïncubeerd onder fysiologische omstandigheden totdat ze vormen echte 3D-sferoïden waarin de cellen zijn in direct contact met elkaar en met de extracellulaire matrix componenten. De methode vereist geen speciale apparatuur en kan worden aangepast aan de toevoeging van een biologisch middel in zeer kleine hoeveelheden die mogelijk van belang zijn in het ontrafelen van effecten op cel-cel of cel-ECM interacties te nemen. De methode kan ook worden gebruikt om de co-cultuur twee (of meer) verschillende cel populaties om zo de rol van cel-cel of een cel-ECM interacties in het specificeren van ruimtelijke relaties tussen de cellen toe te lichten. Cel-cel cohesie en cel-adhesie ECM zijn de hoekstenen van de studies van de embryonale ontwikkeling, tumor-stromale cel interactie in kwaadaardige invasie, wondgenezing, en voor toepassingen op tissue engineering. Deze eenvoudige methode zal een middel van het genereren van weefsel-achtige cellulaire aggregaten voor het meten van de biomechanische eigenschappen of voor moleculaire en biochemische analyse in een fysiologisch relevante model.

Protocol

1. De voorbereiding van een enkele celsuspensie Hechtende celkweken moeten worden gekweekt tot 90% confluentie, dient waarna monolagen twee keer gespoeld met PBS. Na het aftappen goed, voeg 2 ml (voor 100 mm platen) van 0,05% trypsine-1 mM EDTA, en incubeer bij 37 ° C tot cellen los te maken. Stop trypsinisatie door toevoeging van 2 ml van compleet medium en voorzichtig gebruik van een 5 ml pipet op het mengsel vermaal tot de cellen in suspensie. Overdracht cellen om een ​​15 ml conische buis. …

Discussion

Studies hebben aangetoond dat het kweken van cellen in een drie-dimensionale context (3D) verschillende cellulaire morfologie en signalering in vergelijking met een stijve tweedimensionale (2D) cultuur-systeem 9 produceert. Bijvoorbeeld, fibroblast-bevolkte collageen gels aan te tonen dat fibroblasten morfologie in 3D is zeer verschillend van die in 2D 10,11. Op dezelfde manier kan 3D-cultuur induceren weefsel-specifieke differentiatie van mamma-epitheliale cellen. 3D-cultuur systemen zijn gebruikt…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteur wil graag Dr Dongxuan Jia bedanken voor technische bijstand. Sommige van de beelden in dit artikel zijn in samenwerking met Dr Malcolm S. Steinberg, Afdeling Moleculaire Biologie, Universiteit van Princeton. De auteur wil ook het ministerie van Defensie Prostaatkanker Research Program (subsidies PC-030.482-en PC-991552) en de NCI / NIH (subsidie ​​R01CA118755) voor hun genereuze steun bedanken.

Materials

  • automatic cell counter (BioRad TC10)
  • shaking water bath with CO2 gable cover Model 3540 (Lab-line)

References

  1. Cukierman, E., Pankov, R., Yamada, K. M. Cell interactions with three-dimensional matrices. Curr Opin Cell Biol. 14, 633-639 (2002).
  2. Nelson, C. M., Bissell, M. J. Of extracellular matrix, scaffolds, and signaling: tissue architecture regulates development, homeostasis, and cancer. Annu Rev Cell Dev Biol. 22, 287-309 (2006).
  3. Davis, G. S., Phillips, H. M., Steinberg, M. S. Germ-layer surface tensions and "tissue affinities" in Rana pipiens gastrulae: quantitative measurements. Dev Biol. 192, 630-644 (1997).
  4. Schotz, E. M. Quantitative differences in tissue surface tension influence zebrafish germ layer positioning. HFSP J. 2, 42-56 (2008).
  5. Jia, D., Dajusta, D., Foty, R. A. Tissue surface tensions guide in vitro self-assembly of rodent pancreatic islet cells. Dev Dyn. 236, 2039-2049 (2007).
  6. Foty, R. A., Steinberg, M. S. The differential adhesion hypothesis: a direct evaluation. Dev Biol. 278, 255-263 (2005).
  7. Li, D. Expression of the casein kinase 2 subunits in Chinese hamster ovary and 3T3 L1 cells provides information on the role of the enzyme in cell proliferation and the cell cycle. J Biol Chem. 274, 32988-32996 (1999).
  8. Foty, R. A., Pfleger, C. M., Forgacs, G., Steinberg, M. S. Surface tensions of embryonic tissues predict their mutual envelopment behavior. Development. 122, 1611-1620 (1996).
  9. Wendt, D., Riboldi, S. A., Cioffi, M., Martin, I. Potential and bottlenecks of bioreactors in 3D cell culture and tissue manufacturing. Adv Mater. 21, 3352-3367 (2009).
  10. Berry, D. P., Harding, K. G., Stanton, M. R., Jasani, B., Ehrlich, H. P. Human wound contraction: collagen organization, fibroblasts, and myofibroblasts. Plast Reconstr Surg. 102, 124-131 (1998).
  11. Grinnell, F. Fibroblast biology in three-dimensional collagen matrices. Trends Cell Biol. 13, 264-269 (2003).
  12. Wang, F. Reciprocal interactions between beta1-integrin and epidermal growth factor receptor in three-dimensional basement membrane breast cultures: a different perspective in epithelial biology. Proc Natl Acad Sci U S A. 95, 14821-14826 (1998).
  13. Weaver, V. M. Reversion of the malignant phenotype of human breast cells in three-dimensional culture and in vivo by integrin blocking antibodies. J Cell Biol. 137, 231-245 (1997).
  14. Boudreau, N., Werb, Z., Bissell, M. J. Suppression of apoptosis by basement membrane requires three- dimensional tissue organization and withdrawal from the cell cycle. Proc Natl Acad Sci U S A. 93, 3509-3513 (1996).
  15. Croix, B., Rak, J. W., Kapitain, S., Sheehan, C., Graham, C. H., Kerbel, R. S. Reversal by hyaluronidase of adhesion-dependent multicellular drug resistance in mammary carcinoma cells. J. Nat. Cancer Inst. 88, 1285-1296 (1996).
  16. Bissell, M. J. Tissue structure, nuclear organization, and gene expression in normal and malignant breast. Cancer Res. 59, 1757-1763 (1999).
  17. Marrero, B., Messina, J. L., Heller, R. Generation of a tumor spheroid in a microgravity environment as a 3D model of melanoma. In Vitro Cell Dev Biol Anim. 45, 523-534 (2009).
  18. Napolitano, A. P. Scaffold-free three-dimensional cell culture utilizing micromolded nonadhesive hydrogels. Biotechniques. 43, 494-496 (2007).
  19. Tibbitt, M. W., Anseth, K. S. Hydrogels as extracellular matrix mimics for 3D cell culture. Biotechnol Bioeng. 103, 655-663 (2009).
check_url/fr/2720?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Foty, R. A Simple Hanging Drop Cell Culture Protocol for Generation of 3D Spheroids. J. Vis. Exp. (51), e2720, doi:10.3791/2720 (2011).

View Video