Anaerobik büyüme ve bakım memeli hücre hatları
Summary
Burada, kurulan hücre hatları anaerobik uzun vadeli ekimi sağlar yeni bir yöntem açıklanmaktadır. Test edildi en fazla yaşam süresi 17 gün var. Bu yöntem sitotoksik ajanlar test ve anoxically hücreleri çoğaltma Fizyoloji keşfetmek için uygundur.
Abstract
En mukozal yüzeyler tümörler ve kök hücre nişler degradelerin yanı sıra, anoksik vücudun coğrafi alanlardır. Önceki çalışmalar gösteriyor ki kuluçka normoxic (%5 CO2 havada) içinde veya hipoksik (düşük oksijen düzeyleri) koşulları takip bir anoksik kuluçka (ücretsiz oksijen yokluğu) sonuçlarına göre sınırlı canlılık (2-3 gün). Roman bir metodoloji sağlayan bir anoksik hücre ekimi (en az 17 gün; en uzun süre test için) geliştirilmiştir. En önemli bir özelliği Bu metodoloji, oksijensiz sisteme giriliyor sağlamaktır. Bu medya ve reçeteye göre sarf tüpler, yemekler, şişeler ve pipetler bir anaerobik gaz karışımı (H2, CO2, N2) ile malzeme anoksik (oksijen olmayan) ortamına equilibrate izin vererek takip gaz giderme tarafından elde edilir kullanım öncesinde. Ne zaman elde photomicrographs elde edilen filmler eserler içermediğinden emin olmak için ek bakım uygulanmalıdır. Oksijen yokluğunda, hücre morfolojisi önemli ölçüde değişmiş. İki farklı morphotypes tüm hücreler için anaerobik yetiştirilen belirtilmiştir. Yeteneği büyümeye ve oksijen yokluğu memeli hücreleri korumak için Hücre fizyolojisi, polymicrobial etkileşimleri ve Roman kanser ilaç geliştirme biyosentetik yollar karakterizasyonu analizlerine uygulanabilir.
Introduction
Solid tümör, kök hücre nişler ve bu mukozal yüzeylerde astar hücrelerden düşük oksijen düzeylerinde, kanda oksijen azlığı1,2,3,4de dahil olmak üzere ortamlarda adlı biri yok. Normal fizyolojik Birleşik Devletleri, hipoksi, kanda oksijen azlığı (oksijen olmaması)5,6ötesinde oksijenasyonu değişir. Atmosferik oksijen olumsuz memeli hücre çoğaltma etkiler ve o vitro hücre büyümesini tükenmiş oksijen koşullar altında optimize edilebilir gerçekleşme 1970’lerde bildirildi. Richter vd. 7 1-%3 oksijen düzeyleri (hipoksi) kaplama verimliliği ile karşılaştırıldığında atmosferik oksijen (% 20) gelişmiş gösterdi. İnsan diploit hücre ömrü hipoksik kültür koşulları8‘ de genişletilir.
Vivo, hipoksik koşullar ortaya oksijen depoları tükenmiş (Örneğin, yoğun egzersiz sırasında), olduğunda neyin ATP üretimi fermantasyon (anaerobik solunum) için gelen aerobik solunum kas iskelet ile açık olduğundan laktik asit9son ürünü. Patolojik olarak, kanserli tümörleri, iç içinde kitle için zavallı vaskülarizasyon nedeniyle anoksik hipoksik10tümördür. Tümör iç sınırlı perfüzyon etkisi bağımsız olarak zorunlu anaerobik1tarafından kolonize tümör iç tarafından doğrulanır. Mechanistically, tümör hücre hayatta hipoksi hipoksi-indüklenebilir faktörü 1-alfa Gen ifadesinin yalnızca bağımlı olduğu düşünülmektedir (HIF1-alfa), ilk spontan yanıt hipoksi4,11 olduğu , 12. HIF1-Alfa HIF1bağlamak Isı şok proteinleri tarafından hipoksik koşullarda indüklenen-Alfa organizatörü ve upregulate Gen transkripsiyonu12. Bu ısı şok proteinleri tümör hipoksik microenvironment görülen çeşitli fenotipleri indüksiyon yardım inanılıyor. Bu fenotipleri hücre zarı Glikoz taşıyıcı artan bir ifadesidir ve glikoliz (Warburg etkisi)13oranı sergi. Mitokondriyal Oksidatif fosforilasyon fermantasyon laktat anahtarından sonucudur.
Anoksik hayatta kalma glikoz hayatta kalma fenomen14,15desteklemek için alternatifler de kullanabilir. En iyi okudu memeli yaklaşık 20 dakika oksijen ile fruktoz tahrik glycolytic fermantasyon yolu14olmadan yaşayabilir kör fare örnektir. Alternatif bir uyum içinde belirli balık oluşur (Örneğin,’önemli ölçüde daha uzun hayatta kalabileceği sazan [Carassius sp.], zaman glikoliz etanol ile terminal yan ürün kullanarak dönemleri)15. Her iki durumda da, fermantasyon oksijen yokluğunda yaşama etkinleştirme metabolizma kullanıyor. Geçerli anoksik hayatta kalmak için bu kadar uzun HIF1hipotezdir-Alfa hipoksi, mitokondrial solunum sırasında aktif oksijen ihtiyacını ortaya çıkar olmadan anaerobik16altında. Ayrıca, hücreleri hücre hayatta kalma17‘ ye zararlı olarak kanıtlamak olabilir oksidatif stres önlemek bu yana fermantatif bir yol kullanımı hipoksik/anoksik hayatta kalmak için tümör hayatta kalma artırır öne ise. Bu postülatı cardiomyocytes, hipoksi tümör hücre17tarihinde yerleştirilen oksidatif stresi azaltır gösteren bir çalışmada tarafından desteklenmektedir.
Bugüne kadar bir fermantatif yol anoksik memeli hücre hayatta kalmak için temel doğası literatürde, kusura bakma ama, bir yetersizlik kültür memeli hücreleri oksijen 3 günden uzun olmaması için büyük ölçüde kökleşmiş. Ancak, bakteriler glikoliz anaerobik hayatta kalmak için bir alternatif oluşur. Bazı bakteriler, azot veya sülfat (arasında diğer bileşikleri) yokluğunda sitokrom oksidaz sistemi oksijen18elektron alıcısı olarak hizmet verebilir. Her ne kadar son evrensel ortak atadan uzaklaşan beri paralel olarak bakteriyel ve ökaryotik evrim oluştu, bu mitokondri 1.542 milyon yıl önce okyanuslarda19 oxygenation hücrelere enerji sunuyorlardı tahmin edilmektedir . Hücreler zaman oksijen yokluğu 3 gün daha uzun süreler için işlev olabilir varsaymak makul çünkü araştırmacılar izole mitokondri elektron alıcısı olarak nitrit ile oksijen yokluğu ATP üretebilir göstermiştir 20 , 21 , 22 , 23. Bu çalışmada açıklanan metodoloji anaerobik memeli hücre büyüme çok sayıda hücre hatları için bir yardımcı program vardır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu yöntem için uzun bir süre oksijen yokluğu kültürlü ilk memeli hücreleri temsil eder. Geçerli gözlem dayalı, anoksik büyüme özelliği üzerinden fermantatif olmayan bir yol nereye fenotip sapma anaerobik büyüme sonuçlandı memeli hücre hatları28arasında evrensel gibi görünüyor. Bu test tüm hücre hatlarında gözlendi. Anaerobik ekimi ile artan oranlarda hücreleri yuvarlak oldu, süspansiyon gibi nüfus geliştirilen ve çoğaltmak başardık. Orta hücre tipi i…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Midwestern Üniversitesi araştırma Office ve sponsorlu programlar onların destek için teşekkür ederiz.
Materials
| Whitney A35 anaerobic chamber | Don Whitley Scientific | Microbiology International | The ability to remove the front of the chamber makes it easy to put instruments inside without concern about getting them through the portals. |
| CO2 incubator | Fisher Scientific | 3531 | |
| Tissue Culture Hood | Labconco | DO55735 | |
| pipet aid | Drummond | 4-000-100 | |
| sterile transfer pipets | Santa Cruz | sc-358867 | |
| 50cc sterile conical centrifuge tubes | DOT | 451-PG | |
| vaccum jar | Nalgene 111410862889 | BTA-Mall 5311-0250 | |
| DMEM high glucose (4.5 g/L) | CellGro | 10-017-CM | |
| DMEM low glucose (1 g/L) | CellGro | 10-014-CV | |
| FBS | VWR | 1500-500 | |
| HBSS | VWR | 20-021-CV | |
| trypsin | VWR | 25-052-CI | |
| gentamicin | Gibco | 15750-060 | |
| sterile pipets | CellTreat | 229210B, 229205B | |
| Tissue culture flask (T75 or T150) | Santa Cruz | sc-200263, sc-200264 | |
| 24 well tissue culture treated dishes | DOT | 667124 | |
| glad ziplock sandwich bags | Ziploc | Costco | |
| inverted phase microscope (10, 20 40x objectives with camera mont) | Nikon Eclipse | TS100 | |
| trypan blue | Invitrogen | T10282 | |
| hemocytometer | Invitrogen | C10283 | |
| Countess Automated Cell Counter | Life Technologies | AMQAF1000 | |
| Rainin microtiter pipets | Mettler Toledo | Rainin Classic Pipette PR-100 | |
| microtiter tips | Santa Cruz Biotechnology | sc-213233 & sc-201717 | |
| test tube rack (50cc tubes) | The Lab Depot | HS29050A | |
| sodium nitrite | Sigma | https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/237213?lang=en®ion=US | |
| clear boxes with lids | Rosti Mepal | Rubber maid | |
| paper towels | In House | ||
| cell scraper | CellTreat | 229310 | |
| PBS | In house prepared | ||
| 70% Ethanol | Fisher Scientific | 64-17-5 | |
| microcentrifuge tubes sterile | Santa Cruz | sc-200273 | |
| biohazard bags with holder (desktop) | Heathrow Scientific | HS10320 | |
| Nitrile Gloves | VWR | 89428 | |
| oxygen electrode | eDAQ | EPO354 | |
| pH meter | Jenway | 3510 | |
| pH paper/ pHydrion | Sigma Aldich | Z111813 |
References
- Cummins, J., Tangney, M. Bacteria and tumours: causative agents or opportunistic inhabitants?. Infectious Agents and Cancer. 8 (1), 11 (2013).
- Liao, J., et al. Enhanced efficiency of generating induced pluripotent stem (iPS) cells from human somatic cells by a combination of six transcription factors. Cell Research. 18 (5), 600-603 (2008).
- Park, I. H., Lerou, P. H., Zhao, R., Huo, H., Daley, G. Q. Generation of human-induced pluripotent stem cells. Nature Protocols. 3 (7), 1180-1186 (2008).
- Semenza, G. L. HIF-1: mediator of physiological and pathophysiological responses to hypoxia. Journal of Applied Physiology. 88 (4), 1474-1480 (2000).
- Biedermann, L., Rogler, G. The intestinal microbiota: its role in health and disease. European Journal of Pediatrics. 174 (2), 151-167 (2015).
- Cui, X. Y., et al. Hypoxia influences stem cell-like properties in multidrug resistant K562 leukemic cells. Blood Cells, Molecules, and Diseases. 51 (3), 177-184 (2013).
- Richter, A., Sanford, K. K., Evans, V. J. Influence of Oxygen and Culture Media on Plating Efficiency of Some Mammalian Tissue Cells. JNCI: Journal of the National Cancer Institute. 49 (6), 1705-1712 (1972).
- Packer, L., Fuehr, K. Low oxygen concentration extends the lifespan of cultured human diploid cells. Nature. 267, 423 (1977).
- Warburg, O. On the origin of cancer. Science. 123 (3191), 309-314 (1956).
- Döme, B., Hendrix, M. J. C., Paku, S., Tóvári, J., Tímár, J. Alternative Vascularization Mechanisms in Cancer. The American Journal of Pathology. 170 (1), 1-15 (2007).
- Jewell, U. R., et al. Induction of HIF-1α in response to hypoxia is instantaneous. The FASEB Journal. 15 (7), 1312-1314 (2001).
- Lee, J. W., Bae, S. H., Jeong, J. W., Kim, S. H., Kim, K. W. Hypoxia-inducible factor (HIF-1)alpha: its protein stability and biological functions. Experimental & Molecular Medicine. 36 (1), 1-12 (2004).
- Pagoulatos, D., Pharmakakis, N., Lakoumentas, J., Assimakopoulou, M. Etaypoxia-inducible factor-1alpha, von Hippel-Lindau protein, and heat shock protein expression in ophthalmic pterygium and normal conjunctiva. Molecular Vision. 20, 441-457 (2014).
- Park, T. J., et al. Fructose-driven glycolysis supports anoxia resistance in the naked mole-rat. Science. 356 (6335), 307 (2017).
- Johnston, I. A., Bernard, L. M. Utilization of the Ethanol Pathway in Carp Following Exposure to Anoxia. Journal of Experimental Biology. 104 (1), 73 (1983).
- Takahashi, E., Sato, M. Anaerobic respiration sustains mitochondrial membrane potential in a prolyl hydroxylase pathway-activated cancer cell line in a hypoxic microenvironment. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 306 (4), C334-C342 (2014).
- Mandziuk, S., et al. Effect of hypoxia on toxicity induced by anticancer agents in cardiomyocyte culture. Medycyna Weterynaryjna. 70 (5), 287-291 (2014).
- Arai, H., Kodama, T., Igarashi, Y. The role of the nirQOP genes in energy conservation during anaerobic growth of Pseudomonas aeruginosa. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 62 (10), 1995-1999 (1998).
- Müller, M., et al. Biochemistry and Evolution of Anaerobic Energy Metabolism in Eukaryotes. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 76 (2), 444-495 (2012).
- Gupta, K. J., Igamberdiev, A. U. The anoxic plant mitochondrion as a nitrite: NO reductase. Mitochondrion. 11 (4), 537-543 (2011).
- Gupta, K. J., Igamberdiev, A. U. Reactive Nitrogen Species in Mitochondria and Their Implications in Plant Energy Status and Hypoxic Stress Tolerance. Frontiers in Plant Science. 7 (369), (2016).
- Kozlov, A. V., Staniek, K., Nohl, H. Nitrite reductase activity is a novel function of mammalian mitochondria. FEBS letters. 454 (1-2), 127-130 (1999).
- Nohl, H., Staniek, K., Kozlov, A. V. The existence and significance of a mitochondrial nitrite reductase. Redox Report. 10 (6), 281-286 (2005).
- Lawson, J. C., Blatch, G. L., Edkins, A. L. Cancer stem cells in breast cancer and metastasis. Breast Cancer Research and Treatment. 118 (2), 241-254 (2009).
- Plotkin, B. J., et al. A method for the long-term cultivation of mammalian cells in the absence of oxygen: Characterization of cell replication, hypoxia-inducible factor expression and reactive oxygen species production. Tissue and Cell. 50 (Supplement C), 59-68 (2018).
- Sarmento, B., et al. Cell-based in vitro models for predicting drug permeability. Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 8 (5), 607-621 (2012).
- Collins, S. J., Gallo, R. C., Gallagher, R. E. Continuous growth and differentiation of human myeloid leukaemic cells in suspension culture. Nature. 270 (5635), 347-349 (1977).
- Plotkin, B. J., et al. A method for the long-term cultivation of mammalian cells in the absence of oxygen: Characterization of cell replication, hypoxia-inducible factor expression and reactive oxygen species production. Tissue and Cell. 50, 59-68 (2018).
