השפעות כפול של מלנומה נגזר תא גורמים על בידול Adipocytes מח עצם
Summary
כאן, אנו מציגים את מערכת אמינה וישירה דו-ממדית (2D) coculture ללמוד את האינטראקציה בין תאים סרטניים adipocytes מח עצם, אשר חושף את אפקט כפול של מלנומה נגזר תא גורמים על adipocytes מח העצם בידול גם מהווה שיטה קלאסי לצורך המחקר מכניסטית של עצם גרורות.
Abstract
Crosstalk בין מח עצם adipocytes תאים סרטניים עשוי לשחק תפקיד קריטי בתהליך של עצם גרורות. מגוון שיטות זמינות עבור הלומדים crosstalk משמעותי; עם זאת, מערכת transwell דו-ממדי עבור coculture נשאר קלאסי, אמינה, בעלת דרך קלה עבור מחקר crosstalk זה. כאן, אנו מציגים פרוטוקול מפורט המציג את coculture של מח עצם adipocytes, בתאי מלנומה. למרות זאת, מערכת כזו coculture יכול לתרום המחקר של תא transductions אות של תאים סרטניים המושרה על ידי מח העצם adipocytes אלא גם לעתיד מכניסטית ללמוד על עצם גרורות אשר עלול לגלות מטרות טיפוליות חדשות עבור עצם גרורות.
Introduction
גרורות בעצמות נפוץ בקרב חולי סרטן מתקדם, אך טיפול המרפא אינו זמין עדיין. מעבר המתמחה באחסון אנרגיה כשומן, adipocytes יכול לתמוך הגידול, גרורות במח העצם, שאר האיברים1,2,3,4,5,6. יתר על כן, adipocytes ממלאות תפקיד חיוני בוויסות סרטן התא ביולוגיה7,8,9,10 ואת חילוף החומרים4,11,12 ,13,14,15,16, כמו גם כמו ב עצם גרורות1,4,12. בנישה מח עצם, adipocytes יכולים להשפיע גם על ההתנהגות הביולוגית של סרטן תאים4,6,17. יחסי הגומלין בין מח עצם adipocytes תאים סרטניים עם osteotropism היא משמעותית להבנת עצם גרורות. עם זאת, מעט מאוד ידוע.
על סמך המחקרים הנוכחי, שיטות שונות חלות adipocytes, כולל שני – או תלת ממדית (2) / 3יח ו- ex-vivo תרבויות17,18,19,20,21. לאחרונה, Herroon. ואח עיצב גישה 3D-תרבות חדשה ללמוד אינטראקציות של מח עצם adipocytes עם סרטן תאים22. אמנם coculture 3D אופטימלי מחקה פיזיולוגיים אינטראקציות בין adipocytes לבין סרטן תאים ויוו, זה סובל מסכן הפארמצבטית22,23. לעומת מערכת 2D coculture, מערכת 3D coculture עשויה לספק פנוטיפים הסלולר שונים, כגון תא מורפולוגיה21,22,24,25,26. יתר על כן, התרבות שמחוץ שברי רקמת עצם ספוגית מבודד יכול להוביל המוצלח חזקים adipocytes מ מח עצם בתרבית תאים17.
לעומת דגמים קודמים אלה, עם זאת, המודל התרבות התא 2D נשאר טכניקה קלאסית, אמין וקל עבור במהירות הסריקה מולקולות המועמד, על הפנוטיפים השתנה adipocytes או סרטן תאי במבחנה1, 4,6,12,15,27. כדי להבין טוב יותר crosstalk בין מח עצם adipocytes בתאי מלנומה, אנו מספקים פרוטוקול מפורט עבור מערכת coculture דו-מימדית של מח עצם adipocytes עם תאי מלנומה.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cocultures עם מוסיף היה בשימוש נרחב ללמוד אינטראקציות מתא לתא. מערכת 2D coculture היא דרך יעילה כדי לבחון איך שני חלקים crosstalk במבחנה, שלפיו שהצגנו כאן שני סרטן שונים מונחה תא אפקטים על מח עצם adipocytes. מעבדות רבות השתמשו בשיטה זו כדי לחקור crosstalk בין adipocytes לבין סרטן תאים6,12…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים דב צפורי (מכון ויצמן למדע, רחובות) חביב על לספק לנו את התא סטרומה של מח העצם מאתר קו 14F1.1. מחקר זה נתמך על ידי מענקים סינית טבעית הקרן הלאומית למדע (‘ קט ‘ 81771729) ואוניברסיטת Yongchuan חולים של צ’ונגצ’ינג רפואי (Nos. YJQN201330; YJZQN201527).
Materials
| DMEM | Invitrogen Inc. | 11965092 | |
| Fetal Bovine Serum | Invitrogen Inc. | 16000–044 | |
| Phosphate Buffered Saline | Invitrogen Inc. | 14190-144 | |
| Insulin | Sigma-Aldrich | 91077C | |
| 3-isobutyl-1-methyl-xanthine | Sigma-Aldrich | I5879 | |
| Dexamethasone | Sigma-Aldrich | D4902 | |
| Oil Red o | Sigma-Aldrich | O0625 | |
| 24-well plate | Corning | CLS3527 | |
| Transwell insert | Millipore | MCHT24H48 | |
| Penicillin/Streptomycin | Invitrogen | 15140-122 | |
| isopropanol | Sigma-Aldrich | I9516 | |
| 0.25% trypsin | Thermo Scientific | 25200056 | |
| hemocytometer | Bio-Rad | 1450016 | |
| Culture incubator | Thermo Scientific | ||
| 50ml falcon | Corning | CLS430828 | |
| Clean Bench | Thermo Scientific | – | |
| Microscopy | Olympus | – | |
| 200 μL pipet tips | BeyoGold | FTIP620 | |
| 1000 mL pipet tips | BeyoGold | FTIP628 |
References
- Wang, J., et al. Adipogenic niches for melanoma cell colonization and growth in bone marrow. Laboratory Investigation. 97 (6), 737-745 (2017).
- Trotter, T. N., et al. Adipocyte-Lineage Cells Support Growth and Dissemination of Multiple Myeloma in Bone. The American Journal of Pathology. 186 (11), 3054-3063 (2016).
- Morris, E. V., Edwards, C. M. The role of bone marrow adipocytes in bone metastasis. Journal of Bone Oncology. 5 (3), 121-123 (2016).
- Diedrich, J. D., et al. Bone marrow adipocytes promote the Warburg phenotype in metastatic prostate tumors via HIF-1alpha activation. Oncotarget. 7 (40), 64854-64877 (2016).
- Chkourko Gusky, H., Diedrich, J., MacDougald, O. A., Podgorski, I. Omentum and bone marrow: how adipocyte-rich organs create tumour microenvironments conducive for metastatic progression. Obesity Reviews. 17 (11), 1015-1029 (2016).
- Chen, G. L., et al. High fat diet increases melanoma cell growth in the bone marrow by inducing osteopontin and interleukin 6. Oncotarget. 7 (18), 26653-26669 (2016).
- Balaban, S., et al. Adipocyte lipolysis links obesity to breast cancer growth: adipocyte-derived fatty acids drive breast cancer cell proliferation and migration. Cancer & Metabolism. 5, 1 (2017).
- Huang, C. K., et al. Adipocytes promote malignant growth of breast tumours with monocarboxylate transporter 2 expression via beta-hydroxybutyrate. Nature Communications. 8, 14706 (2017).
- Wang, Y. Y., et al. Mammary adipocytes stimulate breast cancer invasion through metabolic remodeling of tumor cells. JCI Insight. 2 (4), 87489 (2017).
- Wang, C., Gao, C., Meng, K., Qiao, H., Wang, Y. Human adipocytes stimulate invasion of breast cancer MCF-7 cells by secreting IGFBP-2. PLoS One. 10 (3), 0119348 (2015).
- Nieman, K. M., et al. Adipocytes promote ovarian cancer metastasis and provide energy for rapid tumor growth. Nature Medicine. 17 (11), 1498-1503 (2011).
- Herroon, M. K., et al. Bone marrow adipocytes promote tumor growth in bone via FABP4-dependent mechanisms. Oncotarget. 4 (11), 2108-2123 (2013).
- Tabe, Y., et al. Bone Marrow Adipocytes Facilitate Fatty Acid Oxidation Activating AMPK and a Transcriptional Network Supporting Survival of Acute Monocytic Leukemia Cells. Recherche en cancérologie. 77 (6), 1453-1464 (2017).
- Wen, Y. A., et al. Adipocytes activate mitochondrial fatty acid oxidation and autophagy to promote tumor growth in colon cancer. Cell Death & Differentiation. 8 (2), 2593 (2017).
- Liu, Z., et al. Mature adipocytes in bone marrow protect myeloma cells against chemotherapy through autophagy activation. Oncotarget. 6 (33), 34329-34341 (2015).
- Ye, H., et al. Leukemic Stem Cells Evade Chemotherapy by Metabolic Adaptation to an Adipose Tissue Niche. Cell Stem Cell. 19 (1), 23-37 (2016).
- Templeton, Z. S., et al. Breast Cancer Cell Colonization of the Human Bone Marrow Adipose Tissue Niche. Neoplasia. 17 (12), 849-861 (2015).
- Daquinag, A. C., Souza, G. R., Kolonin, M. G. Adipose tissue engineering in three-dimensional levitation tissue culture system based on magnetic nanoparticles. Tissue Engineering Part C: Methods. 19 (5), 336-344 (2013).
- Emont, M. P., et al. Using a 3D Culture System to Differentiate Visceral Adipocytes In Vitro. Endocrinology. 156 (12), 4761-4768 (2015).
- Katt, M. E., Placone, A. L., Wong, A. D., Xu, Z. S., Searson, P. C. In Vitro Tumor Models: Advantages, Disadvantages, Variables, and Selecting the Right Platform. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 4, 12 (2016).
- Edmondson, R., Broglie, J. J., Adcock, A. F., Yang, L. Three-dimensional cell culture systems and their applications in drug discovery and cell-based biosensors. ASSAY and Drug Development Technologies. 12 (4), 207-218 (2014).
- Herroon, M. K., Diedrich, J. D., Podgorski, I. New 3D-Culture Approaches to Study Interactions of Bone Marrow Adipocytes with Metastatic Prostate Cancer Cells. Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 7, 84 (2016).
- Lee, J. M., et al. A three-dimensional microenvironment alters protein expression and chemosensitivity of epithelial ovarian cancer cells in vitro. Laboratory Investigation. 93 (5), 528-542 (2013).
- Imamura, Y., et al. Comparison of 2D- and 3D-culture models as drug-testing platforms in breast cancer. Oncology Reports. 33 (4), 1837-1843 (2015).
- Birgersdotter, A., Sandberg, R., Ernberg, I. Gene expression perturbation in vitro–a growing case for three-dimensional (3D) culture systems. Seminars in Cancer Biology. 15 (5), 405-412 (2005).
- Wang, W., et al. 3D spheroid culture system on micropatterned substrates for improved differentiation efficiency of multipotent mesenchymal stem cells. Biomaterials. 30 (14), 2705-2715 (2009).
- Dirat, B., et al. Cancer-associated adipocytes exhibit an activated phenotype and contribute to breast cancer invasion. Recherche en cancérologie. 71 (7), 2455-2465 (2011).
- Scott, M. A., Nguyen, V. T., Levi, B., James, A. W. Current methods of adipogenic differentiation of mesenchymal stem cells. Stem Cells and Development. 20 (10), 1793-1804 (2011).
- Zipori, D., Toledo, J., von der Mark, K. Phenotypic heterogeneity among stromal cell lines from mouse bone marrow disclosed in their extracellular matrix composition and interactions with normal and leukemic cells. Blood. 66 (2), 447-455 (1985).
- Maridas, D. E., Rendina-Ruedy, E., Le, P. T., Rosen, C. J. Isolation, Culture, and Differentiation of Bone Marrow Stromal Cells and Osteoclast Progenitors from Mice. Journal of Visualized Experiments. (131), e56750 (2018).
- Iguchi, T., Niino, N., Tamai, S., Sakurai, K., Mori, K. Absolute Quantification of Plasma MicroRNA Levels in Cynomolgus Monkeys, Using Quantitative Real-time Reverse Transcription PCR. Journal of Visualized Experiments. (132), e56850 (2018).
- Bozec, A., Hannemann, N. Mechanism of Regulation of Adipocyte Numbers in Adult Organisms Through Differentiation and Apoptosis Homeostasis. Journal of Visualized Experiments. (112), e53822 (2016).
- Shafat, M. S., et al. Leukemic blasts program bone marrow adipocytes to generate a protumoral microenvironment. Blood. 129 (10), 1320-1332 (2017).
- Gazi, E., et al. Direct evidence of lipid translocation between adipocytes and prostate cancer cells with imaging FTIR microspectroscopy. The Journal of Lipid Research. 48 (8), 1846-1856 (2007).
- Brown, M. D., et al. Influence of omega-6 PUFA arachidonic acid and bone marrow adipocytes on metastatic spread from prostate cancer. British Journal of Cancer. 102 (2), 403-413 (2010).
- Hardaway, A. L., Herroon, M. K., Rajagurubandara, E., Podgorski, I. Marrow adipocyte-derived CXCL1 and CXCL2 contribute to osteolysis in metastatic prostate cancer. Clinical & Experimental Metastasis. 32 (4), 353-368 (2015).
- Aebi, M. Spinal metastasis in the elderly. European Spine Journal. 12, 202-213 (2003).
- Wagner, M., Bjerkvig, R., Wiig, H., Dudley, A. C. Loss of adipocyte specification and necrosis augment tumor-associated inflammation. Adipocyte. 2 (3), 176-183 (2013).
- Bochet, L., et al. Cancer-associated adipocytes promotes breast tumor radioresistance. Biochemical and Biophysical Research Communications. 411 (1), 102-106 (2011).
- Hirano, T., et al. Enhancement of adipogenesis induction by conditioned media obtained from cancer cells. Cancer Letters. 268 (2), 286-294 (2008).
- Gordeev, A. A., Chetverina, H. V., Chetverin, A. B. Planar arrangement of eukaryotic cells in merged hydrogels combines the advantages of 3-D and 2-D cultures. Biotechniques. 52 (5), 325-331 (2012).
