В пробирке миграции клеток и Вторжение Анализы
Summary
Обычно используется, очень доступные методы для изучения миграции клеток и вторжение в пробирке описаны. Первый способ заключается клетка закрытия раны анализа, который измеряет подвижность клеток. Второй способ является Transwell миграции и вторжения анализ, который оценивает хемотаксического и инвазивной способности клеток.
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
Подвижность является существенным признаком живых клеток. Миграция клеток участвует в концепции жизни, эмбрионального развития, иммунного ответа, и многих патологических процессов, таких как метастаза рака и воспаления 1-9. Поэтому методы для изучения миграционное поведение клеток очень полезные инструменты исследования для широкого круга дисциплин в области биомедицинских наук, биология, биотехнологии, и в смежных областях.
Изучение миграции клеток в исследовании рака представляет особый интерес, поскольку основной причиной смерти у больных раком связан с метастатическим прогрессии. Для того, чтобы рак распространения и распространение по всему организму, раковые клетки должны мигрировать и вторгнуться через внеклеточного матрикса (ECM), intravasate в кровь, приложить к далекой сайта, и, наконец, вытекать из сосудов в ткань, чтобы сформировать далекую очаги 1,10-12. Различные биологические методы могут быть использованы для изучения этих событий в деталях. Культура клеток рана закрытиег миграции Transwell и вторжения анализы широко используются в научном сообществе 1,10. Эти тесты могут представлять необходимые данные, которые могут позволить для понимания того, насколько хорошо конкретный тип клеток может самопроизвольно мигрировать или ответить на химио-аттрактанта и направленно мигрируют к нему. Несколько перелетные фенотипы были описаны. Клетки могут мигрировать в единой форме клеток, таких как видно на мезенхимальных или амебоидной-как движения или многоклеточного движения с надписью коллективную миграцию или ячейку потокового 13. Способ движения, используемого в подвижных клеток можно легко наблюдать с помощью культуры клеток закрытия раны анализа.
Среди многочисленных способов изучения миграции клеток, клетка закрытия раны анализ является одним из самых простых. Этот метод полезен для определения миграции способность целых масс клеток. При приеме на шаг дальше он может быть использован для наблюдения морфологических характеристик отдельной клетки во время миграции 14. После анализа закрытия раны многие фенотипы могут быть выявлены. Измерение замкнутую дистанцию со временем при сравнении с контролем может выявить конкретные изменения миграционных или с дефектами зрения миграционного фенотипа, который был неизвестен ранее. Кроме того, формирование одной клетки lamellipodium, хвост отвод, и направленное движение может дать ключ для того, что может быть нарушена или усиливается в клетках интерес 14.
Миграция Transwell и инвазии анализы могут быть использованы для анализа на способность отдельных клеток с целью непосредственного реагировать на различные химио-аттрактантов являются ли они хемокинов, факторов роста, липиды, или нуклеотиды 4,5,8,15,16. Он также может оценить дифференциальную миграционную способность в связи с чрезмерной экспрессией рецептора 1,14. Эти анализы могут быть также использованы для идентификации и характеристики ключевых регуляторов клеточной миграции, такие как семейства Rho малых GTPases 2. После них короткие и легкого доступаможных тесты, режим миграции клеток и способность клетки к вторжению в 3-D матрицы также может быть определена.
Protocol
Representative Results
Discussion
Миграция клеток является важным аспектом для изучения в исследовании рака, а также может быть применен в развитии, иммунологических и заживление ран исследований. Культуру клеток закрытия раны анализа и миграции Transwell клеток и вторжения анализы показывают подробную информацию о мигр?…
Divulgations
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 |
References
- 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).
