En In Vitro Systemet studerar tumör Vilande och övergången av metastaserande tillväxt
Summary
En modifierad 3-D för in vitro-system presenteras där tillväxt egenskaper av flera tumörcellinjer i rekonstituerade basalmembranet korrelerar med den vilande eller proliferativ beteende tumörceller med spridning sekundär plats<em> In vivo</em>.
Abstract
Återfall av bröstcancer följer ofta en lång latent period då det inte finns några tecken på cancer och metastaser kan inte bli kliniskt uppenbar förrän många år efter avlägsnande av den primära tumören och adjuvant behandling. En trolig förklaring till detta fenomen är att tumörcellerna har seedade metastaser, är resistent mot konventionell behandling, och förblir vilande under lång tid 1-4.
Förekomsten av vilande cancerceller på gymnasienivå platser har tidigare beskrivits som vilande ensamma celler som varken föröka sig eller genomgå apoptos 5-7. Dessutom har dessa ensliga celler visat att sprida från den primära tumören i ett tidigt skede av 8-10 sjukdomsutveckling och uppehålla tillväxt greps i patienternas benmärg, blod och lymfkörtlar 1,4,11. Därför att förstå mekanismer som reglerar dvala eller byta till en proliferativ tillstånd är kritiskt för att upptäcka nya mål och insatser för att förhindra återfall i sjukdomen. Har dock reda ut mekanismer som reglerar övergången från tumören dvala av metastaserande tillväxten hämmats av bristen på tillgängligt modellsystem.
in vivo och ex vivo modellsystem för att studera metastaserande utvecklingen av tumörceller har beskrivits tidigare 1,12-14. Men dessa modellsystem har inte lämnat i realtid och i en hög genomströmning sätt mekanistiska insikter i vad som utlöser uppkomsten av solitära vilande tumörceller att föröka sig som metastaserad sjukdom. Vi har nyligen utvecklat en 3D in vitro-system för att modellera in vivo-tillväxten egenskaper hos celler som uppvisar antingen vilande (D2.OR, MCF7, K7M2-AS.46) eller proliferativ (D2A1, MDA-MB-231, K7M2) metastaserande beteende in vivo. Vi visade att tumörceller som uppvisar dvala in vivo vid en metastatisk plats förblir vilande vid odling i en 3-dimension (3D) basalmembranet extrakt (BME), medan celler mycket metastaserande in vivo lätt förökar sig i 3D-kulturen efter variabel, men relativt korta perioder av inaktivitet. Viktigt genom att utnyttja 3D in vitro modellsystem vi visade för första gången att ECM sammansättning spelar en viktig roll i regleringen om vilande tumörceller kommer att byta till en proliferativ stat och har bekräftat detta i in vivo-studier 15-17. Därför ger den modell som beskrivs i denna rapport ett in vitro-metod för att modellera tumör dvala och studera övergången till proliferativ tillväxt framkallas av mikromiljö.
Protocol
Discussion
Den underliggande mekanismer som upprätthåller sprids tumörceller i ett vilande tillstånd eller resultera i övergången till metastaserande tillväxt fortfarande till stor del okända. Detta fenomen har varit extremt svårt att studera hos människor 4,12 och några prekliniska modeller har utvecklats för att lösa detta problem. Ändå har några in vivo och ex vivo modellsystem för tumör dvala präglats (över 1,12). Kan dock in vivo-modeller för tumör dvala i…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna forskning stöds delvis av Interna forskningsprogram National Cancer Institute.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
|---|---|---|---|
| DMEM high glucose | Invitrogen | 11965-118 | |
| DMEM low glucose | Invitrogen | 11885-092 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Invitrogen | 10091-148 | |
| Growth factor-reduced 3-D Cultrex Basement Membrane Extract | Trevigen Inc. | Protein concentration between 14-15mg/ml | |
| D2.0R and D2A1 cell lines | 5,19 | ||
| K7M2 and K7M2AS1.46 cells | 20 | ||
| MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cells | ATCC | ||
| An 8 chamber glass slide system | (Lab -TEK, Thermo scientific) | 177402 | |
| Cell Titer 96 AQueous One Solution cell proliferation assay kit | Promega | G3580 | |
| VECTASHIELD mounting medium with DAPI | Vector Laboratories Inc. | H-1200 | |
| Normal donkey serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | |
| Elisa Plate Reader | Bio-Tec | Record 490nm | |
| Confocal microscope | Zeiss-LSM-510 | Magnification x63 |
Riferimenti
- Aguirre-Ghiso, J. A. Models, mechanisms and clinical evidence for cancer dormancy. Nat Rev Cancer. 7, 834-846 (2007).
- Pantel, K., Woelfle, U. Micrometastasis in breast cancer and other solid tumors. J Biol Regul Homeost Agents. 18, 120-125 (2004).
- Naumov, G. N. Ineffectiveness of doxorubicin treatment on solitary dormant mammary carcinoma cells or late-developing metastases. Breast Cancer Res Treat. 82, 199-206 (2003).
- Klein, C. A. Framework models of tumor dormancy from patient-derived observations. Curr Opin Genet Dev. , (2010).
- Naumov, G. N. Persistence of solitary mammary carcinoma cells in a secondary site: a possible contributor to dormancy. Cancer Res. 62, 2162-2168 (2002).
- Townson, J. L., Chambers, A. F. Dormancy of solitary metastatic cells. Cell Cycle. 5, 1744-1750 (2006).
- Chambers, A. F., Groom, A. C., MacDonald, I. C. Dissemination and growth of cancer cells in metastatic sites. Nat Rev Cancer. 2, 563-572 (2002).
- Pantel, K. Differential expression of proliferation-associated molecules in individual micrometastatic carcinoma cells. J Natl Cancer Inst. 85, 1419-1424 (1993).
- Demicheli, R. Tumour dormancy: findings and hypotheses from clinical research on breast cancer. Semin Cancer Biol. 11, 297-306 (2001).
- Braun, S. A pooled analysis of bone marrow micrometastasis in breast cancer. N Engl J Med. 353, 793-802 (2005).
- Pantel, K., Alix-Panabieres, C., Riethdorf, S. Cancer micrometastases. Nat Rev Clin Oncol. 6, 339-351 (2009).
- Goss, P. E., Chambers, A. F. Does tumour dormancy offer a therapeutic target. Nat Rev Cancer. 10, 871-877 (2010).
- Mendoza, A. Modeling metastasis biology and therapy in real time in the mouse lung. J Clin Invest. 120, 2979-2988 (2010).
- Naumov, G. N. A model of human tumor dormancy: an angiogenic switch from the nonangiogenic phenotype. J Natl Cancer Inst. 98, 316-325 (2006).
- Barkan, D. Metastatic growth from dormant cells induced by a col-I-enriched fibrotic environment. Cancer Res. 70, 5706-5716 (2010).
- Barkan, D., Green, J. E., Chambers, A. F. Extracellular matrix: A gatekeeper in the transition from dormancy to metastatic growth. Eur J Cancer. , (2010).
- Barkan, D. Inhibition of metastatic outgrowth from single dormant tumor cells by targeting the cytoskeleton. Cancer Res. 68, 6241-6250 (2008).
- Debnath, J., Muthuswamy, S. K., Brugge, J. S. Morphogenesis and oncogenesis of MCF-10A mammary epithelial acini grown in three-dimensional basement membrane cultures. Methods. 30, 256-268 (2003).
- Morris, V. L. Mammary carcinoma cell lines of high and low metastatic potential differ not in extravasation but in subsequent migration and growth. Clin Exp Metastasis. 12, 357-367 (1994).
- Khanna, C. The membrane-cytoskeleton linker ezrin is necessary for osteosarcoma metastasis. Nat Med. 10, 182-186 (2004).
