Un modelo de ratón preclínica de Osteosarcoma a definir la comunicación mediada por vesículas extracelular entre Tumor y las células madre mesenquimales
Summary
Inyección directa de vesículas extracelulares derivadas de cáncer (EVs) conduce a la reprogramación de la médula ósea apoyando la progresión del tumor; sin embargo, está claro que las células median este efecto. Adjunto, describimos un protocolo paso a paso para investigar EV-mediada de células madre tumorales mesenquimales (MSC) interacciones en vivo, revelando un papel crucial para MSCs EV-educado en metástasis.
Abstract
En el microambiente tumoral, residentes o a las células madre mesenquimales (MSCs) contribuyen a la progresión maligna en varios tipos de cáncer. Bajo la influencia de señales ambientales específicas, estas células madre adultas pueden liberar mediadores paracrinos conduce a crecimiento acelerado del tumor y metástasis. Definición de la diafonía entre tumor y MSCs es de vital importancia para entender los mecanismos subyacentes a la progresión del cáncer y para identificar nuevas dianas para la intervención terapéutica.
Las células cancerosas producen altas cantidades de vesículas extracelulares (EVs), que pueden afectar profundamente el comportamiento de las células Diana en el microambiente del tumor o en sitios distantes. Tumor EVs incluyen biomoléculas funcionales, incluyendo inflamatorios RNAs y proteínas (onco), que pueden educar a células estromales para mejorar el comportamiento metastático de las células cancerosas o para participar en la formación de nichos previamente metastásico. En este artículo, describimos el desarrollo de un modelo de ratón de cáncer preclínico que permite la evaluación específica de la diafonía EV-mediada entre el tumor y las células madre mesenquimales. En primer lugar, describimos la purificación y caracterización de EVs secretada por el tumor y la evaluación de la internalización de EV por MSCs. Entonces hacemos uso de un inmunoensayo multiplex basados en grano para evaluar la alteración del perfil de expresión de citoquinas MSC inducida por cáncer EVs. Por último, ilustramos la generación de un modelo de ratón de xenoinjerto de orthotopic bioluminiscente de osteosarcoma que recapitula la interacción tumor-MSC y mostrar la contribución de la educación EV MSCs a formación crecimiento y metástasis del tumor.
Nuestro modelo ofrece la oportunidad de definir cómo cáncer EVs forma un entorno de apoyo al tumor y para evaluar si el bloqueo de la comunicación mediada por EV entre tumor y MSCs previene la progresión del cáncer.
Introduction
El microambiente tumoral participa activamente en la mayoría, si no todos, los aspectos de la progresión de la tumorigénesis y cáncer, incluyendo la formación de metástasis y el desarrollo de la resistencia a la terapéutica1. Esto subraya la necesidad de modelos de ratón de cáncer preclínico orthotopic que permite la disección de las interacciones del tumor-estroma complejo que ocurre en el lugar del tumor.
Entre los muchos componentes celulares del microambiente tumoral, las células madre mesenquimales (MSCs) fuertemente contribuir a la progresión del cáncer en varios tipos de cáncer como el cáncer de mama, cáncer de próstata, tumores cerebrales, mieloma múltiple y osteosarcoma2 ,3,4,5,6,7. MSCs son células multipotentes que residen en varios tejidos adultos y fetales, incluyendo médula ósea, tejido adiposo, placenta, cordón umbilical y otros8,9. En respuesta a señales inflamatorias generadas por cáncer, MSCs migran hacia sitios de tumor, incorporan en el microambiente del tumor y finalmente se diferencian en células de apoyo de cáncer10. Estas MSCs asociada con el cáncer proporcionan factores esenciales (es decir, factores de crecimiento, quimiocinas, citoquinas y mediadores inmunosupresores) para la progresión del tumor actuando sobre las células tumorales y el estroma circundante2, 3 , 11 , 12 , 13. mientras el tumor-promover efectos de MSCs asociada con el cáncer han sido investigados en numerosos modelos de cáncer, son poco conocidos los mecanismos por los cuales las células del tumor reprogramar MSCs para dar forma a un nicho de promoción de cáncer. Aquí describimos la generación de un modelo de xenoinjerto de orthotopic que permite específicamente el estudio de la interacción pro-tumorigenic entre las células de cáncer de hueso y MSCs mediante vesículas extracelulares (EVs).
EVs son mediadores cruciales de la comunicación intercelular entre el tumor y las células stromal14. EVs llevar biomoléculas funcionales de la célula de origen, incluyendo proteínas, lípidos y RNAs reguladoras. Una vez liberado en el espacio extracelular, estas vesículas pueden ser tomadas por las células circundantes o llevaron a sitios distantes por medio de la sangre o la circulación linfática y profundamente pueden influir el comportamiento de la célula blanco. 15 , 16 , 17 por ejemplo, absorción de cáncer EVs por fibroblastos del estromales puede resultar en miofibroblastos diferenciación apoyo angiogénesis y acelerar el tumor crecimiento en vivo18,19, internalización por endotelial las células pueden estimular la angiogénesis tumoral y aumentar la permeabilidad vascular16,20, y la interacción con las células inmunes podría conducir a la supresión de la respuesta inmune antitumoral21.
Recientemente demostramos, usando un modelo de ratón de xenoinjerto bioluminiscente orthotopic del osteosarcoma, que las células tumorales liberan gran cantidad de EVs que MSCs para adquirir un fenotipo pro-tumorigenic y pro-metastásico. Este efecto es debido a un cambio drástico en el perfil de expresión de citoquinas MSC (denominado “Educación MSC”) y puede prevenirse mediante la administración de un anticuerpo de terapéutica del receptor de la interleucina 6 (IL-6R)7. Nuestro trabajo demostró que el cáncer EVs son moduladores cruciales del comportamiento MSC, así proporcionando un análisis razonado para enfoques dirigidos a microambiente detener la progresión de osteosarcoma. Adjunto, describimos un protocolo paso a paso para investigar la MSC de tumor EV-mediada interacción en vivo. Este modelo se pretende: 1) específicamente definir las alteraciones de cáncer EV-inducido del comportamiento MSC en el microambiente tumoral, 2) evaluar cómo esta interacción contribuye a crecimiento de tumor de hueso y formación de metástasis y 3) estudio si interferir con la interferencia mediada por EV en vivo previene la progresión del cáncer.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vesículas extracelulares secretadas por el tumor (EVs) pueden alterar la fisiología de las células mesenquimales locales y distantes para generar un ambiente propicio para el tumor. Aquí se describe la generación de un modelo de ratón preclínica de osteosarcoma que permite la disección de las interacciones mediadas por EV entre células tumorales y células madre mesenquimal (MSCs) en vivo. Nos muestran que la inyección sistémica de tumor humano educado EV MSCs en ratones fuertemente xenoinjertos de os…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
S.R. Baglio fue apoyado por una beca por la Associazione Italiana por la Ricerca sul Cancro (AIRC) cofinanciado por la Unión Europea. Además, este proyecto ha recibido no financiación del programa de investigación e innovación de horizonte 2020 de la Unión Europea bajo el Convenio de subvención de Marie Sklodowska-Curie 660200 (a S.R. Baglio).
Materials
| Equipment | |||||||
| Ultra Centrifuge | Beckman | Optima L-90K | |||||
| Rotor SW32Ti | Beckman | 369650 | Referred to in the manuscript as ultra-swinging bucket rotor | ||||
| Transmission electron microscope | Zeiss | EM109 | Or similar TEM | ||||
| Digital camera | Nikon | DMX 1200F | Or similar camera | ||||
| Imaging software TEM | Nikon | ACT-1 | |||||
| Fluorescence microscope | Zeiss | Imager.D2 | Or similar Fluorescence microscope | ||||
| Imaging software FM | Zeiss | ZEN Blue | |||||
| Incubator | Nuaire | 4750E | |||||
| Centrifuge | Hettick | ROTANTA 460R | |||||
| -80 Freezer | Thermo electro corporation | n.a. | |||||
| FACS | BD | BD FACScalibur | Or similar flow cytometer | ||||
| Drill | Ferm | FCT-300 | With 0.8 mm drill | ||||
| HSS micro twist drills, 0.8 mm | Proxxon | 28 852 | 0.8 mm drill | ||||
| IVIS camera | Xenogen | Ivis Lumina | Referred to in the manuscript as bioluminescence camera. Xenogen is now part of Perkin Elmer | ||||
| Living image software2.60 | Xenogen / Igor Por | n.a | Xenogen is now part of Perkin Elmer | ||||
| 10 µL Syringe | Hamilton | Neuros Model 1701 RN | |||||
| Needle: Hamilton RN Needle for Syringe, 26 Gauge, Pointstyle AS, custom length 2 cm | Hamilton | n.a. | |||||
| Caliper | Mitutoyo | G08004463 | |||||
| Autoclave | Astell | n.a. | |||||
| Heat Lamp | Philips | n.a. | |||||
| Culture media | |||||||
| Fetal Bovine Serum | Hyclone | RYG35912 | |||||
| Platelet Lysate | n.a. | n.a. | |||||
| IMDM medium | Lonza | BE12-722F | |||||
| alpha-MEM medium | Lonza | BE02-002F | |||||
| DMEM medium | Lonza | BE12-614F | |||||
| pen/strep/glutamine | GIBCO | 10378-016 | |||||
| heparin | LEO | 012866-08 | |||||
| Trypsin/EDTA (10x) | GIBCO | 15400-054 | |||||
| Cells | |||||||
| adipose deriverd MSCs | n.a. | n.a. | |||||
| GFP-positive MSCs | n.a. | n.a. | |||||
| human fibroblasts | n.a. | n.a. | |||||
| 143B cells | ATCC | CRL-8303 | |||||
| FLUC-143B cells | ATCC | CRL-8303 | Transduced | ||||
| Disposables | |||||||
| Culture flasks 175 cm2 | CELLSTAR | 660175 | |||||
| 50 mL tubes | Greiner bio-one | 210261 | |||||
| Freeze tubes | Thermoscientific | 377224 | |||||
| Ultra-Clear tubes | Beckman | 344058 | Referred to in the manuscript as ultra-centrifuge tubes | ||||
| 0,22 µm filter | Millex | SLGV033RS | |||||
| 200 mesh Formvar-carbon-coated nickel grids | EMS (Electron Microscopy Sciences) | ||||||
| 0.5 mL insulin syringes with 29G Needle | Terumo | U-100 | |||||
| Petri dish | Sigma – Aldrich | P7612 | |||||
| Filter paper | Thermo fisher Scientific | 50363215 | |||||
| Reagents / kits | |||||||
| paraformaldehyde | Alfa Aeser | 43368.9M | |||||
| PBS | Braun | 220/12257974/110 | |||||
| glutaraldehyde | EMS (Electron Microscopy Sciences) | 16300 | |||||
| uranyl oxalate | EMS (Electron Microscopy Sciences) | 22510 | |||||
| urany acetate | EMS (Electron Microscopy Sciences) | 22400 | |||||
| methyl cellulose | EMS (Electron Microscopy Sciences) | 1560 | |||||
| PKH67 | Sigma | mini67-1kt | Referred to in the manuscript as GFLD | ||||
| BSA | Sigma | A8412 | |||||
| CBA – human inflammatory cytokine kit | BD | 551811 | |||||
| Formaldehyde 37% | VWR | 104003100 | |||||
| Carbon Steel surgical blades | Swann-Morton | 206 | Referred to in the manuscript as surgical knife | ||||
| anti-human vimentin antibody | Santa Cruz | sc-6260 | Clone V9 | ||||
| Antibody diluent | DAKO | S0809 | |||||
| HRP-labeled anti mouse IgG antibody | Life Technologies | 32230 | |||||
| DAB-kit | DAKO | K500711 | |||||
| hematoxyllin | Sigma | GHS232 | |||||
| EDTA-buffer | n.a. | n.a. | |||||
| Citrate buffer | n.a. | n.a. | |||||
| rabbit polyclonal anti-GFP antibody | Abcam | n.a. | Ab290 | ||||
| DAPI | Life Technologies | D1306 | |||||
| Paracetamol, 120 mg / 5 ml syrup | Bayer | n.a. | Sinaspril, paracetamol solution for kids | ||||
| Isoflurane 1000 mg/g | Vumc pharmacy | n.a. | |||||
| buprenofine hydrochloride, 0.3 mg/ml | Indivior UK Limited | n.a. | |||||
| lidocaine-HCL 2% | Vumc pharmacy | n.a. | |||||
| 70% ethanol | VWR | 93003.1006 | |||||
| Tissue glue | Derma+Flex, formulated medical cyanoacrylate | Vygon | LB604060 | ||||
| Eyedrops: Vidisec Carbogel, 2 mg/ml | Bausch+Lomb | n.a. | |||||
| D-luciferin, potassium salt | Gold Biotechnology | LUCK-1 | |||||
| Glass slides | Thermo scientific | 630-0954 | |||||
| Stainless steel loops | n.a. | n.a. | |||||
| Mice experiments | |||||||
| Mice, Hsd:Athymic Nude-Foxn1nu, female, 6 weeks at arrival, bacterial status conform FELASA | ENVIGO | n.a. | |||||
| Paper-pulp smart home (cage enrichment) | Bio Services | n.a. | |||||
| Alpha-dri bedding material | Shepperd Speciality Papers | n.a. | |||||
| Mouse food: Teklad global 18% protein rodent diet | ENVIGO | 2918-11416M | |||||
| Sutures | Ethicon | V926H | |||||
| Scissors | Sigma-Aldrich | S3146-1EA | (or similar) | ||||
| Tweezers | Sigma-Aldrich | F4142-1EA | (or similar) | ||||
References
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