Invasione Chick Cuore Saggio per il test l'invasività delle cellule tumorali e l'attività di composti potenzialmente anti-invasive
Summary
Qui, vi presentiamo un protocollo per studiare l'invasione delle cellule tumorali in viventi frammenti di tessuto normale in tre dimensioni. Questa tecnica cultura organo è applicata principalmente per testare farmaci potenzialmente anti-invasive in vitro.
Abstract
L'obiettivo del saggio cuore pulcino è quello di offrire un metodo di coltura degli organi competenti di studiare invasione tumorale in tre dimensioni. Il dosaggio può distinguere tra cellule invasive e non invasive, e consente lo studio degli effetti dei composti di prova su invasione tumorale. Le cellule tumorali – sia come aggregati o singole cellule – si confrontano con frammenti di cuore pulcino embrionale. Dopo cultura organistica in sospensione per un paio di giorni o settimane le culture confrontano sono fissi e inclusi in paraffina per l'analisi istologica. L'interazione tridimensionale tra le cellule tumorali e il tessuto normale viene poi ricostruita da sezioni seriali colorate con ematossilina-eosina o dopo colorazione immunoistochimica per epitopi nel tessuto del cuore o le cellule tumorali confrontano. Il saggio è coerente con il concetto recente che l'invasione cancro è il risultato di interazioni molecolari tra le cellule tumorali e le loro elementi host vicina stromali (miofibroblasti, endothcellule Elial, componenti della matrice extracellulare, etc.). Qui, questo ambiente stromale è offerto alle cellule tumorali, come un frammento di tessuto vivente. Aspetti di supporto per la rilevanza del saggio sono molteplici. Invasione nel saggio è in conformità con i criteri di invasione cancro: occupazione progressiva e sostituzione nel tempo e nello spazio del tessuto ospite, e l'invasività e la non-invasività in vivo delle cellule confrontano generalmente correla con l'esito del test. Inoltre, il modello di invasione delle cellule in vivo, come definito da patologi, si riflette nelle immagini istologiche nel test. Quantitative relazione struttura-attività (QSAR) analisi dei risultati ottenuti con numerosi composti organici congeneri potenzialmente anti-invasivi consentito lo studio delle relazioni struttura-attività di flavonoidi e calconi e noti farmaci antimetastatici utilizzati in clinica (ad esempio, inibitori microtubuli ) inibiscono l'invasione nel test pure. However, il test non tiene conto dei contributi immunologici per l'invasione del cancro.
Introduction
Invasion è il segno distintivo di tumori maligni. Questa attività porta non solo alla distruzione dei tessuti circostanti, ma è anche implicato nella formazione di metastasi. Dal momento che i malati di cancro muoiono per invasione e metastasi, e trattamenti anti-invasivi efficienti sono ancora scarse, analisi di laboratorio che simulano l'invasione delle cellule tumorali sono stati sviluppati. L'obiettivo del saggio cuore pulcino è quello di offrire un metodo di coltura degli organi competenti di studiare invasione tumorale in tre dimensioni. Il dosaggio può distinguere tra cellule invasive e non invasive, e permette di studiare gli effetti dei composti di prova su invasione tumorale.
La logica dietro l'uso del test è il concetto stesso che i tumori sono ecosistemi in cui le cellule neoplastiche interagiscono continuamente con il loro stroma (cellule dell'ospite e matrice extracellulare), e che attraverso queste interazioni molecolari invasione è messo a punto 1. Così, nel dosaggio cellule tumorali si confrontano con living frammenti cardiaci pulcino embrionali 2, che servono non solo come substrati per l'invasione da parte delle cellule tumorali, ma anche come fonte di diversi tipi di cellule stromali e elementi di matrice. Il cuore pulcino contiene miociti, fibroblasti e cellule endoteliali, e la matrice extracellulare è composto di laminina, fibronectina e diversi tipi di collagene. In questo modo, il tridimensionale tecnica di coltura organo copre molte interazioni cellulari e molecolari implicati nell'invasione di tumori paziente.
Il vantaggio principale del saggio cuore pulcino è l'implementazione di effetti stromali. Questo aspetto è più completa rispetto ad altri test di invasione in vitro che si basano su l'invasione delle cellule tumorali in gel non viventi composte da membrana basale 3 o matrice interstiziale 4 molecole. Il concetto di confronto tra le cellule tumorali e normali tessuti ostia vivente come si trova nella cultura organo sperimentazione è stata introdotta da variautori tra Wolff e Schneider in Francia 5, Easty e Easty nel Regno Unito 6, e Schleich in Germania 7. Due vantaggi tecnici del cuore pulcino invasione dosaggio rispetto ai metodi citati è che il volume dei frammenti può facilmente essere standardizzate, e che rimangano contrattile, che consente il monitoraggio integrità funzionale durante la coltura d'organo. Inoltre, gli embrioni aviaria sono preferiti, perché possono facilmente essere sezionati dal contenuto sterile dell'uovo. Il test ha somiglianza concettuale al pulcino chorioallantois membrane assay 8 offrendo un stromale complesso circostante per le cellule tumorali.
Il dosaggio è stato applicato con successo per distinguere tra le varianti cellule invasive e non invasive dagli stessi tumori umani come nel MCF-7 (mammaria) 9 e HCT-8 (colon) 10 famiglie di linee cellulari. La tecnica è utile per testare composti potenzialmente anti-invasive e <sup> 11,12. Come ulteriormente illustrato, può essere usato per la creazione di relazioni struttura-attività di piccole molecole organiche. Il saggio, tuttavia, non tiene conto del contributo delle cellule immunologiche all'invasione cancro. Va sottolineato che la tecnica non può essere considerato come un sistema di analisi ad alta produttività, a causa del numero elevato di manipolazioni, del numero limitato di piste del saggio (massimo 30 culture) e il lungo tempo di ritorno (circa 1 mese).
Protocol
Representative Results
Discussion
Durante la preparazione di PHFS, i frammenti potrebbero non rimanere in sospensione, ma aderire alla parete del vaso; questo può essere superato aumentando il volume del mezzo di coltura. Se il numero di PHFS è troppo bassa e la loro dimensione è troppo grande, diminuire il volume del terreno di coltura. Fallimento delle celle di prova per aggregare può essere dovuto a fluttuazioni nella temperatura e conseguente infezione microbica. In alternativa, l'incapacità di aggregare può essere una caratteristica intri…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Marleen De Meulemeester for demonstrating the assay technique in the video film. B. I. R. is a Postdoctoral Research Fellow of the Research Foundation – Flanders (FWO – Vlaanderen). L.M.M. is a recipient of an Emmanuel van der Schueren grant from the Flemish League against Cancer (Vlaamse Liga tegen Kanker).
Materials
| Ringer's salt solution | Braun | CEO123 | |
| Bacto-agar | Becton Dickinson | 214010 | |
| Tris-(hydroxymethyl)-aminomethaan Analar | VWR | 103157P | |
| BSA : albumin from bovine serum, cohn V fract. | Sigma | A4503-500G | |
| MEM-Rega 3 | Life Technologies | 19993013 | |
| Gyrotory shakers | New Brunswick Scientific | G10 and G33 | |
| Erlenmeyer flasks 50 ml | Novolab | 92717 | |
| Glass Petri dishes | Novolab | 68516 | |
| Iridectomy scissors | Rumex | 11-0625 | |
| Macroscope with calibrated ocular grid | Wild | 157702 | |
| Paraffin wax | International Medical products | 8599956 | |
| Eosin Y | Sigma | 230251-25g | |
| Harris' hematoxylin | Sigma | HHS32-1L | |
| Coverslipping resin (Tissue-Tek) | Sakura | 4494 | |
| Paraffin melting apparatus | GFL | 1052 | |
| Microtome for paraffin sectioning | Reichert | ||
| Stppers for Erlemeyer flasks with gas in- and outlets | Novolab | 2602421 and 260243 | |
| Diaminobenzidine | Sigma | D8001 | |
| REAX rocking table | Heidolph | 54131 | |
| 24-well tissue dishes | VWR | NUNC142475 | |
| Ophtalmological enucleation spoon | Rumex | 16-060 | |
| Sharp forceps | Rumex | 4-111T | |
| Blunt forceps | Nickel-Electro LTD | 7112 | |
| Erlenmeyer flasks 5 ml | Novolab | 211901 | |
| Microscope slides washed and degreased | International Medical products | 8613908 |
Riferimenti
- Mareel, M. M., Bracke, M. E., Van Roy, F. M., de Baetselier, P., JR, B. e. r. t. i. n. o. Molecular mechanisms of cancer invasion. Encyclopedia of Cancer. 2, 1072-1083 (1997).
- Mareel, M., Kint, J., Meyvisch, C. Methods of study of the invasion of malignant C3H mouse fibroblasts into embryonic chick heart in vitro. Virchows Arch. B. Cell Pathol. Incl. Mol. Pathol. 30 (1), 95-111 (1979).
- Albini, A., Noonan, D. M. The ‘chemoinvasion’ assay, 25 years and still going strong: the use of reconstituted basement membranes to study cell invasion and angiogenesis. Curr. Opin. Cell Biol. 22 (5), 677-689 (2010).
- De Wever, O., et al. Single cell and spheroid collagen type I invasion assay. Methods Mol. Biol. 1070, 12-35 (2014).
- Wolff, E., Schneider, N. La transplantation prolongée d’un sarcome de souris sur des organes embryonnaires de poulet cultivés in vitro. C.R. Seances Soc. Biol. Fil. 151 (7), 1291-1292 (1957).
- Easty, G. C., Easty, D. M. An organ culture system for the examination of tumor invasion. Nature. 199, 1104-1105 (1963).
- Schleich, A. B., Frick, M., Mayer, A. Patterns of invasive growth in vitro. Human decidua graviditatis confronted with established human cell lines and primary human explants. J. Natl. Cancer Inst. 56 (2), 221-237 (1976).
- Sys, G. M. L., et al. The In ovo CAM-assay as a Xenograftodel for Sarcoma. J. Vis. Exp. (77), e50522 (2013).
- Bracke, M. E., Van Larebeke, N. A., Vyncke, B. M., Mareel, M. M. Retinoic acid modulates both invasion and plasma membrane ruffling of MCF-7 human mammary carcinoma cells in vitro. Br. J. Cancer. 63 (6), 867-872 (1991).
- Vermeulen, S. J., et al. Transition from the noninvasive to the invasive phenotype and loss of alpha-catenin in human colon cancer cells. Cancer Res. 55 (20), 4722-4728 (1995).
- Parmar, V. S., et al. Anti-invasive activity of 3,7-dimethoxyflavone in vitro. J. Pharma. Sci. 83 (9), 1217-1221 (1994).
- Parmar, V. S., et al. Anti-invasive activity of alkaloids and polyphenolics in vitro. Bioorg. Med. Chem. 5 (8), 1609-1619 (1997).
- Gaillard, P. J., MB, V. i. s. s. e. r. Organ culture technique using embryologic watch glasses. Methods in Medical Research. 2, 241-24 (1951).
- Romeis, B. Das mikrotom. Mikroskopische Technik. 15 Verb. Aufl. Kapitel. 7, 114-120 (1948).
- Van Marck, V., et al. P-cadherin promotes cell-cell adhesion and counteracts invasion in human melanoma. Cancer Res. 65 (19), 8774-8783 (2005).
- Attia, M. A., Weiss, D. W. Immunology of spontaneous mammary carcinomas in mice. V. Acquired tumor resistance and enhancement in strain A mice infected with mammary tumor virus. Cancer Res. 26 (8), 1787-1800 (1966).
- Katritzky, A. R., et al. QSAR modeling of anti-invasive activity of organic compounds using structural descriptors. Bioorg. Med. Chem. 14 (20), 6933-6939 (2006).
- McKinnell, R. G., Bruyneel, E. A., Mareel, M. M., Seppanen, E. D., Mekala, P. R. Invasion in vitro by explants of Lucke renal carcinoma cocultered with normal tissue is temperature dependent. Clin. Exp. Metastasis. 4 (4), 237-243 (1986).
- Wanson, J. C., de Ridder, L., Mosselmans, R. Invasion of hyperplastic nodule cells from diethylnitrosamine treated cells. Cancer Res. 41 (12 Pt 1), 5162-5175 (1981).
- Mareel, M. M., et al. Effect of temperature on invasion of MO4 mouse fibrosarcoma cells in organ culture. Clin. Exp. Metastasis. 2 (2), 107-125 (1984).
- Laerum, O. D., Steinsvag, S., Bjerkvig, R. Cell and tissue culture of the central nervous system: recent developments and current applications. Acta Neurol. Scand. 72 (6), 529-549 (1985).
- Schroyens, W., Mareel, M. M., Dragonetti, C. In vitro invasiveness of human bladder cancer from cell lines and biopsy specimens. Clin. Exp. Metastasis. 1 (2), 153-162 (1983).
- Mareel, M. M., De Bruyne, G. K., Vandesande, F., Dragonetti, C. Immunohistochemical study of embryonic chick heart invaded by malignant cells in three dimensional culture. Invasion Metastasis. 1 (3), 195-204 (1981).
- Bjerkvig, R., Laerum, O. D., Mella, O. Glioma cell interactions with fetal rat brain aggregates in vitro and with brain tissue in vivo. Cancer Res. 46 (8), 4071-4079 (1986).
- Bracke, M. E., et al. Confrontation of an invasive (MO4) and a non-invasive (MDCK) cell line with embryonic chick heart fragments in serum-free culture media. In Vitro Cell Dev. Biol. 22 (9), 508-514 (1986).
- Mareel, M. M., Bracke, M. E., Storme, G. A., Grundmann, E. Mechanisms of tumor spread: a brief overview. Cancer Campaign. 9: The Cancer Patient. , 59-64 (1985).
- De Neve, W. J., Storme, G. A., De Bruyne, G. K., Mareel, M. M. An image analysis system for the quantification of invasion in vitro. Clin. Exp. Metast. 3 (2), 87-101 (1985).
- Smolle, J., et al. Quantitative evaluation of melanoma cell invasion in three-dimensional confrontation cultures in vitro using automated image analysis. J. Invest. Dermatol. 94 (1), 114-119 (1990).
- Bracke, M. E., et al. flavonoid effect on tumor invasion and metastasis. Food Technol. 48 (11), 121-124 (1994).
- Bracke, M. E., et al. The influence of tangeretin on tamoxifen’s therapeutic benefit in mammary cancer. J. Natl. Cancer Inst. 91 (4), 354-359 (1999).
