Summary

Saggio sferoide Misura TGF-β-indotta Invasion

Published: November 16, 2011
doi:

Summary

Un test per misurare quantitativamente fattore di crescita trasformante (TGF)-β-indotta invasione in 3-dimensionale gel collagene è descritto. Questo saggio si avvale della MCF10A serie di linee cellulari, che rappresentano diversi stadi di sviluppo del cancro al seno. Questo metodo può essere adottato per essere utilizzato con altre linee cellulari e può essere utilizzato per indagare altri potenziali attivatori o inibitori di invasione.

Abstract

TGF-β ha opposti ruoli nella progressione del cancro al seno, agendo come un soppressore del tumore nella fase iniziale, ma stimolando l'invasione e metastasi in seguito 1,2 stadio. Inoltre, TGF-β è spesso sovra-espresso nel cancro al seno e la sua espressione correla con prognosi infausta e metastasi 3,4. I meccanismi attraverso i quali TGF-β induce invasione non sono ben compresi.

TGF-β suscita le sue risposte via cellulare di tipo II del TGF-β (TβRII) e di tipo I (TβRI) recettori. Su TGF-β-indotta formazione eteromerici complesso, TβRII fosforila il TβRI. Il TβRI attivato avvii un percorso di segnalazione intracellulare canonica da Smads fosforilazione del recettore (R-Smads), cioè Smad2 e Smad3. Questi attivato R-Smads formare complessi con eteromerici Smad4, che si accumulano nel nucleo e regolano la trascrizione dei geni bersaglio 5. Oltre al già described percorso Smad, i risultati del recettore attivazione attivazione di numerose altre vie di segnalazione non Smad, per esempio mitogeno proteina chinasi attivata (MAPK) percorsi di 6.

Per studiare il ruolo del TGF-β in diversi stadi di cancro al seno, abbiamo fatto uso del sistema a celle MCF10A. Questo sistema è costituito da immortalata spontaneamente MCF10A1 (M1), le cellule epiteliali del seno 7, l'H-RAS trasformato M1-derivato MCF10AneoT (M2), che produce lesioni precancerose nei topi 8, e l'M2-derivato MCF10CA1a (M4), istituito dalla xenotrapianti M2 e forme ad alta carcinomi di grado con la capacità di metastatizzare al polmone 9. Questa serie MCF10A offre la possibilità di studiare le risposte delle cellule con diversi gradi di malignità che non sono viziate da un background genetico diverso.

Per l'analisi di TGF-β-indotta invasione, abbiamo generato homotypic MCF10A sferoide embe colture cellularidded in una matrice di collagene 3D in vitro (Fig. 1). Tali modelli sono molto simili tumori umani in vivo mediante l'istituzione di un gradiente di ossigeno e nutrienti, con conseguente cellule attive e invasivi sulle cellule all'esterno e quiescenti o addirittura necrotico nella parte interna della sferoide 10. Sferoide test basato hanno anche dimostrato di ricapitolare meglio la resistenza ai farmaci di colture monostrato 11. Questo modello MCF10 sistema 3D ci ha permesso di studiare l'impatto di TGF-β segnalazione sulle proprietà invasiva delle cellule del seno in diverse fasi di malignità.

Protocol

1. Preparazione della soluzione METHOCEL (500 ml) Autoclave 6 g di metilcellulosa in una bottiglia da 500 ml contenente un agitatore magnetico. Sciogliere la metilcellulosa in 250 ml di DMEM/F12 preriscaldato senza siero (60 ° C) per 20 min. Aggiungere 250 ml di DMEM/F12 (RT) con siero di cavallo 10%. Mix notte (4 ° C). Chiara la soluzione per centrifugazione (5000g, 2 ore, 4 ° C). Prendere la soluzione limpida altamente viscosi a un nuovo tubo (circa il 90-95% della…

Discussion

Abbiamo stabilito un modello di sferoide in cui MCF10A1 cellule e dei suoi derivati ​​maligne invadono in una matrice di collagene in un TGF-β-dipendente. In primo luogo, sferoidi si formano in 96-pozzi di piastre di fondo sospensione rotonda alla presenza di metilcellulosa. Naturalmente, anche a forma di U piatti rivestiti di poli-HEMA può essere utilizzato per questo scopo. Metilcellulosa è assolutamente necessaria in questa fase, poiché le cellule moriranno in assenza di metilcellulosa. TGF-β viene aggiunto …

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Siamo grati a Ken Iwata (OSI Pharmaceuticals, New York, USA) per i reagenti e Fred Miller (Barbara Ann Intitute Karmanos Cancer, Detroit, USA) per le linee cellulari.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments (optional)
Methyl cellulose Sigma-Aldrich M0512  
PureCol Advanced Biomatrix 5005-B  
pH indicator strips Merck 9533  
96-well suspension
plates
Greiner Bio-one 650 185  
96-well adhesion TC
plates
Greiner Bio-one 655 180  

References

  1. Akhurst, R. J., Derynck, R. TGF-β signaling in cancer–a double-edged sword. Trends. Cell. Biol. 11, S44-S51 (2001).
  2. Massagué, J. TGF-β in Cancer. Cell. 134, 215-215 (2008).
  3. Ghellal, A. Prognostic significance of TGF-β1 and TGF-β in human breast carcinoma. Anticancer. Res. 20, 4413-4413 (2000).
  4. Sheen-Chen, S. M. Serum levels of transforming growth factor-β1 in patients with breast cancer. Arch. Surg. 136, 937-937 (2001).
  5. ten Dijke, P., Hill, C. S. New insights into TGF-β-Smad signaling. Trends Biochem. Sci. 29, 265-265 (2004).
  6. Moustakas, A., Heldin, C. H. Non-Smad TGF-β signals. J. Cell Sci. 118, 3573-3573 (2005).
  7. Soule, H. D. Isolation and characterization of a spontaneously immortalized human breast epithelial cell line, MCF-10. Cancer Res. 50, 6075-6075 (1990).
  8. Strickland, L. B. Progression of premalignant MCF10AT generates heterogeneous malignant variants with characteristic histologic types and immunohistochemical markers. Breast Cancer Res. Treat. 64, 235-235 (2000).
  9. Santner, S. J. Malignant MCF10CA1 cell lines derived from premalignant human breast epithelial MCF10AT cells. Breast Cancer Res. Treat. 65, 101-101 (2001).
  10. Smalley, K. S., Lioni, M., Herlyn, M. Life isn’t flat: taking cancer biology to the next dimension. In Vitro Cell Dev. Biol. Anim. 42, 242-242 (2006).
  11. Kobayashi, H. Acquired multicellular-mediated resistance to alkylating agents in cancer. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 90, 3294-3294 (1993).
  12. Inman, G. J. SB-431542 is a potent and specific inhibitor of transforming growth factor-b superfamily type I activin receptor-like kinase (ALK) receptors ALK4, ALK5, and ALK7. Mol. Pharmacol. 62, 65-65 (2002).
  13. Wiercinska, E. The TGF-β/Smad pathway induces breast cancer cell invasion through the up-regulation of matrix metalloproteinase 2 and 9 in a spheroid invasion model system. Breast Cancer Res. Treat. 128, 657-657 (2011).
  14. Tang, B. TGF-β switches from tumor suppressor to prometastatic factor in a model of breast cancer progression. J. Clin. Invest. 112, 1116-1116 (2003).
  15. Provenzano, P. P. Collagen density promotes mammary tumor initiation and progression. BMC. Med. 6, 11-11 (2008).
  16. Ramaswamy, S. A molecular signature of metastasis in primary solid tumors. Nat. Genet. 33, 49-49 (2003).
  17. Debnath, J., Brugge, J. S. Modelling glandular epithelial cancers in three-dimensional cultures. Nat. Rev. Cancer. 5, 675-675 (2005).
  18. Pampaloni, F., Reynaud, E. G., Stelzer, E. H. The third dimension bridges the gap between cell culture and live tissue. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 8, 839-839 (2007).
  19. Lee, G. Y. Three-dimensional culture models of normal and malignant breast epithelial cells. Nat. Methods. 4, 359-359 (2007).
  20. Petersen, O. W. Interaction with basement membrane serves to rapidly distinguish growth and differentiation pattern of normal and malignant human breast epithelial cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 89, 9064-9064 (1992).
  21. Debnath, J., Muthuswamy, S. K., Brugge, J. S. Morphogenesis and oncogenesis of MCF10A mammary epithelial acini grown in three-dimensional basement membrane cultures. 30, 256-256 (2011).
  22. Li, Q. p21-Activated kinase 1 coordinates aberrant cell survival and pericellular proteolysis in a three-dimensional culture model for premalignant progression of human breast cancer. 10, 314-314 (2011).
  23. Li, Q., Chow, A. B., Mattingly, R. R. Three-dimensional overlay culture models of human breast cancer reveal a critical sensitivity to mitogen-activated protein kinase kinase inhibitors. J. Pharmacol. Exp. Ther. 332, 821-821 (2010).

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Citer Cet Article
Naber, H. P., Wiercinska, E., ten Dijke, P., van Laar, T. Spheroid Assay to Measure TGF-β-induced Invasion. J. Vis. Exp. (57), e3337, doi:10.3791/3337 (2011).

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