Summary

Et hormon-responsive 3D Culture Model of Human melkekjertlene Epitel

Published: February 07, 2016
doi:

Summary

We describe a 3D culture model of the human breast epithelium that is suitable to study hormone action.

Abstract

The process of mammary epithelial morphogenesis is influenced by hormones. The study of hormone action on the breast epithelium using 2D cultures is limited to cell proliferation and gene expression endpoints. However, in the organism, mammary morphogenesis occurs in a 3D environment. 3D culture systems help bridge the gap between monolayer cell culture (2D) and the complexity of the organism. Herein, we describe a 3D culture model of the human breast epithelium that is suitable to study hormone action. It uses the commercially available hormone-responsive human breast epithelial cell line, T47D, and rat tail collagen type 1 as a matrix. This 3D culture model responds to the main mammotropic hormones: estradiol, progestins and prolactin. The influence of these hormones on epithelial morphogenesis can be observed after 1- or 2-week treatment according to the endpoint. The 3D cultures can be harvested for analysis of epithelial morphogenesis, cell proliferation and gene expression.

Introduction

I motsetning til standard 2D-kulturer, 3D-cellekultur surrogatmodeller tillater studiet av epitelceller oppførsel i et fysiologisk relevant sammenheng, en likner en vev. 3D kulturer av melkekjertlene har hjulpet belyse mange aspekter av melkekjertlene utvikling og neoplasi. Imidlertid er de fleste av 3D-kultur modeller for tiden er tilgjengelige er uegnet til å studere hormon virkning fordi de humane epitel-cellelinjer som benyttes for oppgaven mangler hormonreseptorer uttrykk 6,7,9.

Heri beskriver vi en 3D-modell kultur av human bryst epitel som er egnet for å studere hormon handling 12. Denne modellen bruker kommersielt tilgjengelige hormon-responsive human bryst epitelcellelinje, T47D 3,11,13, som opprinnelig var avledet fra en pleural effusjon erholdt fra en 54 år gammel kvinnelig pasient med en infiltrerende ductal karsinom av brystet. Vi bruker rottehalecollagen type 1 som en matrise. Denne 3D kulture modell er egnet for å studere virkningen av de tre hoved mammotropic hormoner (østradiol, promegeston (en analog av progesteron), og prolaktin) på humane bryst epitelceller. Hormon-indusert epitelial morfologi kan vurderes kvantitativt over tid ved morfometrisk analyse 12.

En passende seeding tetthet gjør at disse 3D kulturer å bli holdt i 2 uker. På denne tiden er tilstrekkelig for en robust kvantitativ vurdering av hormon virkning på epitelial morfologi utviklingen av strukturer. Geler kan også bli høstet på tidligere tidspunkter for celleproliferasjon og genekspresjon analyser. I tillegg er denne modellen egner seg for å teste effekten av en sekvensiell hormonell behandling; for eksempel etter behandling med estradiol i løpet av den første uken og erstatning med andre hormon / kombinasjon av hormoner i løpet av neste uke. Virkningen av østrogene forbindelser og antiøstrogener, så som ICI 182 780, kan også studøde ved hjelp av denne 3D kulturmodell 12.

Protocol

1. Utarbeidelse av reagenser Oppløs den syntetiske progestagen promegeston (R5020) og 17-β-østradiol (E2) i etanol for å gjøre 10 -3 M stamløsninger. Oppløs prolaktin i destillert deionisert vann for å gi en 1 mg / ml stamløsning. Oppløs den anti-østrogen ICI 182780 i DMSO for å lage en 10 -2 M stamløsning. Oppbevar disse løsningene ved -20 ° C i inntil 6 måneder. Charcoal dekstran (CD) strippet serum og CDFBS medium: Varme inaktivere føtalt bovint ser…

Representative Results

Figur 1 oppsummerer fremgangsmåten for fremstilling av de hormonsensitive 3D-kulturer. Epiteliale strukturer er observert i hele monteringer av geler dyrket i 2 uker i nærvær av E2 alene og i kombinasjon med andre hormoner. Bare enkeltceller eller grupper av 2-3 celler er til stede når det ikke noen hormoner blir tilsatt til kulturmediet (CDFBS medium) (figur 2). Denne tilstanden tjener som en negativ kontroll. Celler i 3D kultur danner strukturer som va…

Discussion

Here, we describe a hormone-sensitive 3D culture model to test the action of hormones on breast epithelium. The response to hormones can be assessed at the tissue morphology, cell proliferation and gene expression levels 12. One limitation of this technique is that visualization during the culture period is restricted to light microscopy since the cultures are grown in a plastic bottom plate. The 3D culture system could be adapted to glass bottom plates to allow for live imaging of the cultures 1.</…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi setter stor pris på redaksjonelle bidrag fra Cheryl Schaeberle. Denne forskningen ble støttet av Avon Grants # 02-2009-093 og 02-2011-095, og NIEHS / NIH ES 08314 til AMS. Innholdet er utelukkende ansvaret til forfatterne og representerer ikke nødvendigvis de offisielle visningene av National Institute of Environmental Health Sciences eller National Institutes of Health.

Materials

12-well Tissue Culture Plates (Falcon) Fisher Scientific 08-772-29
15 ml polystyrene conical Tubes Fisher Scientific 14-959-49D
Activated Charcoal Sigma C-5510
Carmine Alum Sigma C1022-100G
Collagenase, Type 3 Worthington S0C11784
Confocal Microscope Zeiss LSM510 Equiped with HeNe 633nm laser
Dextran T-70 Abersham/Pharmacia 17-0280-01
DMEM/F-12, HEPES, no phenol red  Life Technologies 11339-021 Phenol red-free media for hormone use
DMEM, low glucose, pyruvate, no glutamine, no phenol red Life Technologies 11054-020 Phenol red-free media for hormone use
17-β-Estradiol EMD Millipore 3301 Dissolved in Ethanol
Ethanol Koptec V1001
Fetal Bovine Serum Hyclone SH30070.03 For use with hormones, must be Charcoal Dextran stripped 
Filters (115ml) Nalgene 380-0080, 245-0045, 120-0020 0.88, 0.45, 0.20 micron, respectively 
Formalin, 10% Fisher Scientific SF93-20
L-Glutamine (200 mM) Life Technologies 25030-081
ICI 182,780 (fulvestrant) Sigma Aldrich I4409-25MG Dissolved in DMSO
Microtome  Leica RM2155
Tissue embedding media McCormick Scientific 39502004
Penicillin Sigma 7794-10MU Dissolved in 10 ml of distilled deionized water
Permount Fisher Scientific SP15-500
Phosphate Buffered Saline pH 7.4 Sigma Aldrich P3813-10PAK
Prolactin Sigma Aldrich L4021-50UG Dissolved in distilled deionized water
Promegestone Perkin Elmer NLP004005MG Dissolved in Ethanol
Rat-Tail Collagen  Corning  354236 Lots may contain varying concentrations, note accordingly
Scalpel Miltex 4311
Semi-enclosed Benchtop Tissue Processor Leica TP1020
Sodium Hydroxide Sigma Aldrich S5881 Prepare 1N NaOH stock
StaticMaster Anti-static brush  Amstat C3500
Stripette Serological Pipettes  Corning  4101
T-25 flasks Corning  430168
Tissue Cassettes Fisher Scientific 15-200-403E
Wheaton Vials, Glass, 20mL Fisher Scientific 03-341-25D 
Xylene  VWR 95057-822

Riferimenti

  1. Barnes, C., et al. From single cells to tissues: interactions between the matrix and human breast cells in real time. PLoS ONE. 9, e93325 (2014).
  2. Berthois, Y., Katzenellenbogen, J. A., Katzenellenbogen, B. S. Phenol red in tissue culture is a weak estrogen: implications concerning the study of estrogen responsive cells in culture. Proc.Nat.Acad.Sci.USA. 83, 2496-2500 (1986).
  3. Chalbos, D., Vignon, F., Keydar, I., Rochefort, H. Estrogens stimulate cell proliferation and induce secretory proteins in a human breast cancer cell line (T47D). J.Clin.Endocrinol.Metab. 55, 276-283 (1982).
  4. Dhimolea, E., Maffini, M. V., Soto, A. M., Sonnenschein, C. The role of collagen reorganization on mammary epithelial morphogenesis in a 3D culture model. Biomaterials. 31, 3622-3630 (2010).
  5. Dhimolea, E., Soto, A. M., Sonnenschein, C. Breast epithelial tissue morphology is affected in 3D cultures by species-specific collagen-based extracellular matrix. J.Biomed.Mat.Res.A. 100, 2905-2912 (2012).
  6. Krause, S., et al. Dual regulation of breast tubulogenesis using extracellular matrix composition and stromal cells. Tissue Eng Part A. 18, 520-532 (2012).
  7. Krause, S., Maffini, M. V., Soto, A. M., Sonnenschein, C. A novel 3D in vitro. culture model to study stromal-epithelial interactions in the mammary gland. Tissue Eng.Part C Methods. 14, 261-271 (2008).
  8. Krause, S., Maffini, M. V., Soto, A. M., Sonnenschein, C. The microenvironment determines the breast cancer cells’ phenotype: organization of MCF7 cells in 3D cultures. BMC Cancer. 10, 263-275 (2010).
  9. Lee, G. Y., Kenny, P. A., Lee, E. H., Bissell, M. J. Three-dimensional culture models of normal and malignant breast epithelial cells. Nat.Methods. 4, 359-365 (2007).
  10. Martinson, H. A., Jindal, S., Durand-Rougely, C., Borges, V. F., Schedin, P. Wound healing-like immune program facilitates postpartum mammary gland involution and tumor progression. Int.J.Cancer. , (2014).
  11. Soto, A. M., Murai, J. T., Siiteri, P. K., Sonnenschein, C. Control of cell proliferation: evidence for negative control on estrogen-sensitive T47D human breast cancer cells. Cancer Res. 46, 2271-2275 (1986).
  12. Speroni, L., et al. Hormonal regulation of epithelial organization in a 3D breast tissue culture model. Tissue Eng.Part C Methods. 20, 42-51 (2014).
  13. Vignon, F., Bardon, S., Chalbos, D., Rochefort, H. Antiestrogenic effect of R5020, a synthetic progestin in human breast cancer cells in culture. J.Clin.Endocrinol.Metab. 56, 1124-1130 (1983).
check_url/it/53098?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Speroni, L., Sweeney, M. F., Sonnenschein, C., Soto, A. M. A Hormone-responsive 3D Culture Model of the Human Mammary Gland Epithelium. J. Vis. Exp. (108), e53098, doi:10.3791/53098 (2016).

View Video