종양 성장에서 암 관련 섬유아세포의 역할을 조사하기 위한 마우스 모델
Summary
암세포와 섬유아세포를 공동 주입하고 시간 경과에 따른 종양 성장을 모니터링하는 프로토콜이 제공됩니다. 이 프로토콜은 종양 성장의 조절자로서 섬유아세포의 역할에 대한 분자적 기초를 이해하는 데 사용할 수 있습니다.
Abstract
암 관련 섬유아세포(CAF)는 종양 촉진 미세 환경을 만들어 종양 성장에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 종양 미세 환경에서 CAF의 역할을 연구하는 모델은 섬유아세포, 다른 조직의 섬유아세포 및 섬유아세포의 특정 유전적 요인의 기능적 중요성을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 마우스 모델은 생체 내 맥락에서 종양 성장 및 진행에 대한 기여자를 이해하는 데 필수적입니다. 여기서, 암세포가 섬유아세포와 혼합되어 마우스에 도입되어 종양이 발생하는 프로토콜이 제공됩니다. 시간 경과에 따른 종양 크기 및 최종 종양 가중치를 결정하고 그룹 간에 비교합니다. 설명된 프로토콜은 종양 성장 및 진행에서 CAF의 기능적 역할에 대한 더 많은 통찰력을 제공할 수 있습니다.
Introduction
종양 미세 환경 내에서 가장 두드러진 세포 유형 중 하나는 암 관련 섬유아세포(CAF)입니다.1. 이러한 암종 관련 섬유아세포는 종양 억제 역할을 할 수 있다 2,3. 예를 들어, S100A를 발현하는 섬유아세포는 발암물질을 캡슐화하고 암종 형성을 예방할 수 있는 콜라겐을 분비한다4. 또한, 췌장암에서 α평활근 액틴(SMA) 양성 근섬유아세포의 고갈은 면역억제를 유발하고 췌장암 진행을 가속화한다2. CAF는 또한 암세포와 함께 진화하여 종양 진행을 촉진할 수 있습니다 5,6,7,8. 섬유아세포는 종양 촉진 환경을 조성하는 세포외 기질 단백질을 합성하고 분비할 수 있다8. 이러한 세포외 기질 단백질은 조직의 기계적 경화를 유발할 수 있으며, 이는 종양 진행과 관련이 있다 9,10. 침착된 세포외 기질은 면역 침윤을 억제하는 물리적 장벽으로 작용할 수 있다(11). CAF에 의한 매트릭스 침착은 또한 CAF에 의해 생성된 피브로넥틴이 종양 침윤을 촉진하는 것으로 나타났기 때문에 종양 침윤과 관련이 있다12. CAF는 형질전환 성장 인자-β(TGF-β), 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 인터루킨-6(IL-6) 및 CXC-케모카인 리간드 12(CXCL12)를 분비하여 혈관신생을 촉진하고 면역억제 세포를 종양 미세환경으로 모집합니다13,14,15. 종양 성장을 촉진하는 데 중심적인 역할을 하기 때문에, 암-관련 섬유아세포는 항암 요법의 새로운 표적이다 6,16,17,18.
아래 프로토콜은 잘 확립되고 널리 사용되는 종양 성장 마우스 모델에서 섬유아세포가 종양 성장에 어떻게 영향을 미치는지 테스트하는 방법을 설명합니다. 종양 미세환경에서 섬유아세포의 중요성을 이해하기 위해, 암세포를 마우스에 도입하여 이들의 성장을 모니터링하기 위한 표준 프로토콜은 암세포가 도입된 섬유아세포를 포함하도록 수정되었다. 암세포는 피하 또는 피내로 도입될 수 있다. 피내 도입은 피부 자체에서 발생하는 종양을 유발합니다. 암세포와 섬유아세포를 마우스에 동시 주입하는 이종이식편은 암 성장을 촉진하는 능력에서 섬유아세포, 섬유아세포의 하위 집단 및 단백질 인자의 역할을 해부하기 위한 중요한 방법론적 도구를 나타낸다 19,20,21. 암세포와 섬유아세포를 마우스에 공동 주입하기 위한 상세한 프로토콜이 제공됩니다. 이 방법은 섬유아세포의 존재 유무를 비교하거나, 다른 공급원의 섬유아세포를 비교하거나20, 특정 단백질의 발현이 있는 섬유아세포와 발현되지 않은 섬유아세포를 비교하는 데 사용할 수 있다19. 암세포와 섬유아세포가 도입된 후 시간이 지남에 따라 종양 크기를 모니터링할 수 있습니다. 실험이 끝나면 종양을 해부하고 무게를 측정 할 수 있습니다. 시간 경과에 따른 종양 성장을 모니터링함으로써 다양한 요인의 중요성을 분석할 수 있습니다.
종양 성장에서 섬유아세포의 역할을 연구하기 위한 가능한 대안적 접근법이 있습니다. 예를 들어, 섬유아세포에서 우선적으로 발현되는 동인과 함께 유전자의 조직 특이적 녹아웃을 제공하는 Cre-loxed 기반 모델이 있습니다. 이러한 접근법은 또한 종양 진행을 위한 섬유아세포에서 특정 유전자 및 경로의 역할을 조사할 수 있는 기회를 제공합니다. Cre-lox 기반 접근법과 비교할 때, 제공된 프로토콜은 종양 성장이 단 몇 주 동안 모니터링되기 때문에 섬유아세포의 역할을 모니터링하는 훨씬 더 빠른 접근 방식을 나타냅니다. 제공된 접근법은 또한 유전자 조작 마우스의 콜로니를 생성하고 수용 할 필요가 없기 때문에 훨씬 저렴합니다. 제공된 프로토콜은 마우스 콜로니를 개발할 필요 없이 shRNA를 사용하여 다양한 유전자의 녹다운 효과를 신속하게 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 제공된 접근법은 또한 상이한 수의 섬유아세포의 비교, 상이한 암세포 및 섬유아세포의 상이한 비율, 상이한 유전자의 녹다운, 심지어 상이한 조직 부위 또는 종의 섬유아세포의 비교를 허용하기 때문에 더 유연하다. Cre-lox 접근법은 섬유아세포가 보다 생리학적 맥락에서 생쥐 내에 존재한다는 이점이 있습니다.
여기에 보고된 프로토콜은 종양 성장에 대한 섬유아세포의 영향을 빠르고 비용 효율적으로 모니터링하려는 과학자들에게 유용할 것입니다. 이 프로토콜은 종양 성장, 종양 성장에 대한 다양한 출처의 섬유아세포 또는 섬유아세포의 다양한 하위 집합을 조사하는 과학자에게 특히 유용합니다. 종양 개시가 생리학적 맥락에서 발생하는 것이 중요하다면 유전자 조작 마우스 모델을 고려해야 합니다.
이러한 실험을 수행하기 위한 몇 가지 가능한 방법이 있습니다. 면역력이 있는 마우스를 숙주로 사용할 수 있으며, 이를 통해 섬유아세포-면역 세포 상호작용을 조사할 수 있습니다. 면역 능력이 있는 마우스 모델의 경우 마우스 암세포와 마우스 배아 섬유아세포(MEF)를 주입해야 합니다. MEF를 사용하면 연구자가 광범위한 녹아웃 마우스 균주를 활용하여 관심 유전자의 존재 여부를 테스트할 수 있습니다. 대안적으로, 면역-결핍 마우스는 인간 암세포로부터 유래된 마우스에서 종양의 성장을 촉진하는데 있어서의 인간 섬유아세포의 역할을 시험하기 위해 사용될 수 있다. 상기 암세포의 도입은 피하 또는 동소적으로 수행될 수 있다. 흑색종의 경우, 후술하는 바와 같이, 종양-섬유아세포 혼합물은 흑색종이 발생할 피부 내의 위치를 보다 밀접하게 시뮬레이션하는 동소 주사를 위해 피내 주사될 수 있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
도 1의 실험에서, 인간 A2058 흑색종 세포와 인간 진피 섬유아세포를 공동-도입한 결과, 흑색종 세포가 섬유아세포와 공동주입되지 않은 경우보다 더 큰 종양이 발생하였다. 이 차이는 종양 부피와 종양 무게에 따라 쉽게 감지할 수 있습니다. 상기 결과는 암-관련 섬유아세포가 종양 성장을 촉진할 수 있다는 다수의 보고와 일치한다 5,6,7,8.<sup class="xre…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 도움이 되는 의견을 주신 Coller 연구소의 모든 구성원에게 감사를 표합니다. H.A.C.는 리타 앨런 재단의 밀턴 E. 카셀 학자였다. 우리는 NIH/NCI 1 R01 CA221296-01A1, NIH 1 R01 AR070245-01A1, 흑색종 연구 연합 팀 과학상, 암 연구소 임상 실험실 통합 프로그램 상, Iris Cantor 여성 건강 센터/UCLA CTSI NIH 보조금 UL1TR000124, 캘리포니아 대학교 암 연구 조정 위원회, David Geffen 의과대학 대사 주제상, 임상 중개 과학 연구소 및 존슨 종합 암 센터, Broad Stem Cell Research Center(Rose Hills 및 Ha Gaba)의 혁신상, 전립선암에 대한 UCLA SPORE의 상(수상 번호 P50CA092131에 따라 국립 보건원 국립 암 연구소), Broad Stem Cell Center의 혁신상, UCLA의 Eli and Edythe Broad 재생 의학 및 줄기 세포 연구 센터, 종양 세포 생물학 교육 프로그램(USHHS Ruth L. Kirschstein Institutional National Research Service Award # T32 CA009056), UCLA AR071307의 피부과 T32 프로그램 및 UCLA 근육 세포 생물학, 병태생리학 및 치료학 T32 교육 프로그램 5 T32 AF 65972.
Materials
| 26G Needles | Fisher Scientific | 14-826-10 | |
| Alcohol swabs | Fisher Scientific | 326895 | |
| Animal clipper miniARCO with surgical blade #40 | WAHL Professional | 8787-450A | |
| Athymic nude mice (NU/J) | The Jackson labs | 002019 | These mice are immunocompromised and can be used for experiments in which human cells are introduced. Immunocompetent mice can also be used if mouse cancer cells and fibroblasts will be introduced. |
| Cancer cells | ATCC | ATCC® CRL-11147™ | This is the catalog number for a primary human melanoma cell line. Other cancer cell types can also be used. |
| Cell Culture Multi Flasks | Fisher Scientific | 14-826-95 | |
| Centrifuge for conical tubes capable of reaching 180 x g | Fisher Scientific | 14-432-22 | |
| Countess Cell Counting Chamber | Fisher Scientific | C10228 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Fisher Scientific | 11965-118 | |
| Fetal bovine serum | Fisher Scientific | MT35010CV | |
| Fibroblasts | ATCC | PCS-201-012 | We isolate fibroblasts from skin in our lab. This is a catalog number for an adult primary human dermal fibroblast cell line. MEFs and fibroblasts derived from other sites can also be used. |
| Isoflurane | Henry Schein Animal Health | NDC 11695-6776-2 | |
| PBS USP grade for injection into mice | Fisher Scientific | 50-751-7476 | |
| Sterile 10 ml serological pipet | Celltreat | 667210B | |
| Sterile 5 ml serological pipet | Celltreat | 229005B | |
| Sterile 50 ml centrifuge tubes | Genesee Scientific | 28-108 | |
| Sterile Syringe Filters pore size 0.2 microns | Fisher Scientific | 09-740-61A | |
| Sterile tissue culture-grade Trypsin-EDTA | Fisher Scientific | 15400054 | |
| Sterile tissue-culture grade PBS | Fisher Scientific | 50-751-7476 | |
| Sterle 25 ml serological pipet | Celltreat | 667225B | |
| TC treated 100 x 20 mm dishes | Genesee Scientific | 25-202 | |
| TC treated 150 x 20 mm dishes | Genesee Scientific | 25-203 | |
| TC treated 60 x 15 mm dishes | Genesee Scientific | 25-260 | |
| Trypan blue | Fisher Scientific | C10228 |
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