Een In Vitro Systeem om Tumor latentie en de overstap naar metastatische groei Study
Summary
Een aangepaste 3-D in vitro systeem wordt gepresenteerd waarin de groei-eigenschappen van verschillende tumor cellijnen in gereconstitueerde basaalmembraan correleren met de slapende of proliferatieve het gedrag van de tumorcellen in een gemetastaseerd tweede locatie<em> In vivo</em>.
Abstract
Recidief van borstkanker volgt vaak een lange latente periode waarin er geen tekenen zijn van kanker, en metastasen kunnen niet klinisch zichtbaar worden pas vele jaren na het verwijderen van de primaire tumor en adjuvante therapie. Een waarschijnlijke verklaring van dit fenomeen is dat tumorcellen hebben metastasen gezaaid, zijn resistent tegen conventionele therapieën, en die slapend blijven voor lange tijd 1-4.
Het bestaan van slapende kankercellen op secundaire sites is eerder beschreven als latente eenzame cellen die prolifereren noch noch ondergaan apoptose 5-7. Bovendien heeft deze eenzame cellen is aangetoond dat vanuit de primaire tumor te verspreiden in een vroeg stadium van de ziekte progressie 8-10 en groei gearresteerd in de patiënt beenmerg, bloed en de lymfeklieren 1,4,11 wonen. Daarom, begrijpen mechanismen die slaaptoestand of de overstap naar een proliferatieve toestand te reguleren is van cruciaal belang voor het ontdekken van nieuwe targets en interventies om terugkeer van de ziekte te voorkomen. Echter, het ontrafelen van de mechanismen tot regeling van de overgang van tumor slaap tot metastatische groei werd belemmerd door het gebrek aan beschikbare modelsystemen.
in vivo en ex vivo model systemen om metastatische progressie van de tumor cellen te bestuderen zijn eerder 1,12-14 beschreven. Maar deze model-systemen die niet in real time en in een high throughput manier mechanistische inzichten in wat leidt tot de opkomst van eenzame slapende tumorcellen te prolifereren als gemetastaseerde ziekte. We hebben recentelijk ontwikkelde een 3D in vitro systeem voor het model van de in vivo groei eigenschappen van cellen die ofwel sluimerend (D2.OR, MCF7, K7M2-AS.46) of proliferatieve (D2A1, MDA-MB-231, K7M2) metastatische gedrag vertonen in vivo. Wij hebben aangetoond dat tumorcellen die ruststadia vertonen in vivo in een gemetastaseerd locatie rust blijven wanneer gekweekt in een drie-dimensionale (3D) basaal membraan extract (BME), terwijl de cellen zeer uitgezaaide in vivo gemakkelijk vermenigvuldigen in de 3D-cultuur na variabel, maar relatief kort periodes van rust. Belangrijk is dat door gebruik te maken van de 3D in vitro model systeem hebben we laten zien voor de eerste keer dat de ECM samenstelling een belangrijke rol in het reguleren van de vraag of slapende tumorcellen zal overschakelen naar een proliferatieve staat en hebben dit bevestigd de de vivo studies 15-17 speelt. Vandaar dat het model systeem beschreven in dit rapport geeft een in vitro methode om het model tumor latentie en de studie van de overgang naar proliferatieve groei veroorzaakt door de micro-omgeving.
Protocol
Discussion
De onderliggende mechanismen die tumorcellen behouden verspreid in een slapende toestand of resulteren in hun overgang naar metastatische groei blijven grotendeels onbekend. Dit fenomeen is zeer moeilijk om te studeren in menselijke patiënten 4,12 en weinig preklinische modellen werden ontwikkeld om dit probleem op te lossen. Toch hebben in vivo en ex-vivo model voor tumor rusttoestand gekenmerkt (beoordeeld in 1,12). Echter, de in vivo modellen voor tumor rusttoestand i…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek werd mede ondersteund door de intramurale Research Program van het National Cancer Institute.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
|---|---|---|---|
| DMEM high glucose | Invitrogen | 11965-118 | |
| DMEM low glucose | Invitrogen | 11885-092 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Invitrogen | 10091-148 | |
| Growth factor-reduced 3-D Cultrex Basement Membrane Extract | Trevigen Inc. | Protein concentration between 14-15mg/ml | |
| D2.0R and D2A1 cell lines | 5,19 | ||
| K7M2 and K7M2AS1.46 cells | 20 | ||
| MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cells | ATCC | ||
| An 8 chamber glass slide system | (Lab -TEK, Thermo scientific) | 177402 | |
| Cell Titer 96 AQueous One Solution cell proliferation assay kit | Promega | G3580 | |
| VECTASHIELD mounting medium with DAPI | Vector Laboratories Inc. | H-1200 | |
| Normal donkey serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | |
| Elisa Plate Reader | Bio-Tec | Record 490nm | |
| Confocal microscope | Zeiss-LSM-510 | Magnification x63 |
References
- Aguirre-Ghiso, J. A. Models, mechanisms and clinical evidence for cancer dormancy. Nat Rev Cancer. 7, 834-846 (2007).
- Pantel, K., Woelfle, U. Micrometastasis in breast cancer and other solid tumors. J Biol Regul Homeost Agents. 18, 120-125 (2004).
- Naumov, G. N. Ineffectiveness of doxorubicin treatment on solitary dormant mammary carcinoma cells or late-developing metastases. Breast Cancer Res Treat. 82, 199-206 (2003).
- Klein, C. A. Framework models of tumor dormancy from patient-derived observations. Curr Opin Genet Dev. , (2010).
- Naumov, G. N. Persistence of solitary mammary carcinoma cells in a secondary site: a possible contributor to dormancy. Cancer Res. 62, 2162-2168 (2002).
- Townson, J. L., Chambers, A. F. Dormancy of solitary metastatic cells. Cell Cycle. 5, 1744-1750 (2006).
- Chambers, A. F., Groom, A. C., MacDonald, I. C. Dissemination and growth of cancer cells in metastatic sites. Nat Rev Cancer. 2, 563-572 (2002).
- Pantel, K. Differential expression of proliferation-associated molecules in individual micrometastatic carcinoma cells. J Natl Cancer Inst. 85, 1419-1424 (1993).
- Demicheli, R. Tumour dormancy: findings and hypotheses from clinical research on breast cancer. Semin Cancer Biol. 11, 297-306 (2001).
- Braun, S. A pooled analysis of bone marrow micrometastasis in breast cancer. N Engl J Med. 353, 793-802 (2005).
- Pantel, K., Alix-Panabieres, C., Riethdorf, S. Cancer micrometastases. Nat Rev Clin Oncol. 6, 339-351 (2009).
- Goss, P. E., Chambers, A. F. Does tumour dormancy offer a therapeutic target. Nat Rev Cancer. 10, 871-877 (2010).
- Mendoza, A. Modeling metastasis biology and therapy in real time in the mouse lung. J Clin Invest. 120, 2979-2988 (2010).
- Naumov, G. N. A model of human tumor dormancy: an angiogenic switch from the nonangiogenic phenotype. J Natl Cancer Inst. 98, 316-325 (2006).
- Barkan, D. Metastatic growth from dormant cells induced by a col-I-enriched fibrotic environment. Cancer Res. 70, 5706-5716 (2010).
- Barkan, D., Green, J. E., Chambers, A. F. Extracellular matrix: A gatekeeper in the transition from dormancy to metastatic growth. Eur J Cancer. , (2010).
- Barkan, D. Inhibition of metastatic outgrowth from single dormant tumor cells by targeting the cytoskeleton. Cancer Res. 68, 6241-6250 (2008).
- Debnath, J., Muthuswamy, S. K., Brugge, J. S. Morphogenesis and oncogenesis of MCF-10A mammary epithelial acini grown in three-dimensional basement membrane cultures. Methods. 30, 256-268 (2003).
- Morris, V. L. Mammary carcinoma cell lines of high and low metastatic potential differ not in extravasation but in subsequent migration and growth. Clin Exp Metastasis. 12, 357-367 (1994).
- Khanna, C. The membrane-cytoskeleton linker ezrin is necessary for osteosarcoma metastasis. Nat Med. 10, 182-186 (2004).
