تشكيل الظهارة البروستاتا الذي يصيب الانسان عن طريق إعادة التركيب الأنسجة من القوارض البولي التناسلي اللحمة المتوسطة الجيوب الأنفية والخلايا الجذعية البشرية
Summary
لكشف وهناك حاجة ماسة أقرب الآليات الجزيئية الكامنة وراء سرطان البروستاتا بدء، والرواية، والنظم المبتكرة نموذج الإنسان والنهج. إمكانات ما قبل البروستاتا البولية التناسلية الجيوب الأنفية اللحمة المتوسطة (UGSM) للحث السكان الخلايا الجذعية المحفزة لتشكيل ظهارة البروستاتا الذي يصيب الانسان هو أداة قوية في مجال البحوث التجريبية البروستاتا.
Abstract
التقدم في بحوث سرطان البروستات محدودة للغاية من قبل توافر نظم نموذج الإنسان المشتقة من هرمون والسذاجة، والتي تحد من قدرتنا على فهم الأحداث الجينية والجزيئية الكامنة وراء البروستاتا بدء المرض. نحو تطوير أنظمة أفضل نموذج لدراسة البروستاتا البشرية التسرطن، نحن وآخرون استفادوا من إمكانات استقرائي الموالية للالبروستاتا فريدة من القوارض الجنينية البروستاتا سدى، ووصف البولي التناسلي الجيوب الأنفية اللحمة المتوسطة (UGSM). عندما معاد مع بعض السكان الخلية المحفزة مثل الخلايا الجذعية الجنينية، UGSM الحث على تشكيل طبيعي البروستاتا ظهائر الإنسان في الطريقة التي تعتمد على هرمون التستوستيرون. مثل هذا النظام نموذج الإنسان يمكن أن تستخدم للتحقيق وتجريبيا اختبار قدرة المرشح البروستاتا جينات القابلية السرطان بوتيرة متسارعة مقارنة مع الدراسات المعدلة وراثيا القوارض نموذجي. منذ الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (hESCs) يمكن تعديلها وراثيا في الثقافة النقيبز محرض التعبير الجيني أو سيرنا تدق إلى أسفل نواقل قبل إعادة التركيب الأنسجة، ومثل هذا النموذج يسهل اختبار عواقب وظيفية من الجينات، أو مزيج من الجينات، التي يعتقد لتعزيز أو منع التسرطن.
تقنية عزل السكان نقية من خلايا UGSM، ومع ذلك، هو التحدي والتعلم وغالبا ما يتطلب شخص من ذوي الخبرة السابقة لتعليم شخصيا. وعلاوة على ذلك، يمكن تلقيح مخاليط الخلية تحت كبسولة الكلى من مضيف المناعة تكون صعبة من الناحية التقنية. نحن هنا الخطوط العريضة وتوضح العزلة السليم للUGSM من أجنة القوارض وزرع كبسولة الكلوي المخاليط الأنسجة لتشكيل ظهارة البروستاتا الذي يصيب الانسان. مثل هذا النهج، في مرحلته الحالية، يتطلب في الجسم الحي xenografting من الخلايا الجذعية الجنينية؛ التطبيقات المستقبلية المحتملة يمكن أن تشمل في المختبر تشكيل الغدة أو استخدام يسببها المحفزة السكان الخلية الجذعية (iPSCs).
Introduction
هناك حاجة هائلة للنظم أفضل نموذج الإنسان من سرطان البروستاتا. على وجه الخصوص، فإن أنظمة نموذج الإنسان ذات الصلة من العادية، الأنسجة البروستات غير الخبيث الذي يمكن التلاعب بها وراثيا لنستشف مباشرة دور جينات معينة في بدء سرطان البروستاتا يكون بشكل لا يصدق غنية بالمعلومات. وقد حددت ظهور عصر الجينوم العديد من الجينات التي قد يكون لها دور في تشكيل السرطان. الافتقار إلى نظم نموذج الإنسان التجريبية، ومع ذلك، يضعف بشدة قدرتنا على اختبار وظيفيا وتوصيف سرطان البروستاتا مرشح جينات القابلية. ومن شأن النظام النموذجي المثالي تسهيل التحليلات الفنية السريعة وأسرع من جينات القابلية سرطان في تركيبة مع أنظمة نموذج القوارض المعدلة وراثيا المناسبة. وعلاوة على ذلك، فإن مثل هذا النظام نموذج الإنسان تمكين التوصيف الجزيئي للآليات يشير البروستات التسرطن نحو اكتشاف والتحقق من علاجات جديدة للمنع تكوين سرطان البروستاتا.
الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (hESCs) هي قادرة على تشكيل أنسجة البروستاتا الإنسان كما xenografts. في عام 2006 تايلور، وآخرون. ذكرت أن hESCs يمكن أن يتسبب في تشكيل ظهائر البروستاتا في الجسم الحي عند إعادة جنبا إلى جنب مع القوارض البولي التناسلي الجيوب الأنفية اللحمة المتوسطة (UGSM) في غضون فترة زمنية من 8-12 أسابيع. 1 هذه الدراسات استندت على الأعمال السابقة من قبل يمكن للمختبر كونها تظهر أن القوارض UGSM الجنينية تعزيز التمايز البروستاتا من الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الظهارية السكان في الجسم الحي. 2،3 البروستاتا يتطور من ANLAGEN الجنينية يطلق عليه الجيب البولي التناسلي (UGS)، وقبل يوم الجنينية 17 (الماوس E17 ؛ يوم E18 في الفئران) وUGS يمكن إزالتها وتنقسم فعليا إلى ظهارة (UGSE) واللحمة المتوسطة (UGSM) 4 هذا النهج إعادة التركيب الأنسجة قد عززت بشكل كبير من فهمنا للتطور البروستات والسرطان، خاصة.عامل نمو لاي ومسارات الإشارات الهرمونية والعلاقات بين الجزيئية البروستاتا سدى وظهارة. 5-8 هذا الأسلوب ينطوي على مزيج فيفو السابقين من UGSM مع الجذعية أو خلايا الظهارية من نفس النوع أو متميزة ويتم زرع هذه recombinants الخلوية / الأنسجة ونمت وxenografts داخل المضيف الماوس. 4،9 وبعد فترة من النمو في الجسم الحي، وزرع يحتوي على هياكل غدي البروستاتا الظهارية جزءا لا يتجزأ من نسيج اللحمية. ويمكن إجراء مزيد من تلطيخ لتحديد ما إذا كانت هذه الهياكل هي البروستاتا والمنشأ الإنسان حقا. 10،11
Protocol
Representative Results
Discussion
إعادة التركيب الأنسجة باستخدام UGSM هو تقنية مفيدة للغاية لتحقيق التنمية في البروستاتا والأحداث الجزيئية التي تؤدي إلى سرطان البروستاتا البدء. وقد استخدم إمكانات استقرائي من UGSM للعديد من التطبيقات في مجال البحوث البروستاتا، وهذه تشمل تعزيز الورم تأخذ من خطوط الخلاي?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونود أن ننوه بدعم من جامعة شيكاغو قسم جراحة المسالك البولية برئاسة الدكتور ارييه Shalhav، ومدير المسالك البولية بحث الدكتور كاري المتزحلق على الجليد-شيفر. ونود أيضا أن نعترف بدعم من جامعة شيكاغو المركز الشامل للسرطان (UCCCC) بقيادة الدكتور ميشيل لو بو. أيضا نحن مع أن أشكر المساعدة التقنية خبير مرفق الأنسجة البشرية مركز الموارد الأساسية بقيادة الدكتور مارك مدينة Lingen، ومساعدة من ليزلي مارتن وماري جو Fekete. ونشكر أيضا مرفق الأساسية المناعية التي يديرها تيري لي. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل جامعة شيكاغو قسم الجراحة، وقسم جراحة المسالك البولية؛ لجمعية السرطان الأمريكية منحة البحوث المؤسسية (ACS-IRG، # IRG-58-004)؛ السرطان مركز دعم المنح (P30 CA14599)، وBrinson مؤسسة؛ الصندوق ألفين باوم العائلة، وجامعة شيكاغو مجلس أبحاث السرطان مؤسسة المرأة، ويدعم S. كريغيل من قبل HHMI: ميد حيز غراد الزملاءالورك (56006772) وعلم الأحياء جرانت تدريب السرطان (T32-CA09594). وأخيرا، نود أن نشكر روبرت كلارك، والدكتور VenkateshKrishnan، وناثان Stadick لتقييمها نقدية للمخطوطة.
Materials
| Name | Company | Catalogue Number | Comments |
| Hank’s Balanced Salt Solution (HBSS) | GIBCO | 14170 | |
| DMEM/F12 | GIBCO | 11330 | |
| R1881 | Sigma | 965-93-5 | Mix to 1 ug/ml in Ethanol (1,000x stock) |
| NEAA | GIBCO | 11140 | |
| Pen-Strep Solution | GIBCO | 15070 | 100x stock |
| Matrigel | BD Biosciences | 354230 | |
| KETASET (ketamine hydrochloride) | Fort Dodge Animal Health | NDC 0856-2013-01 | 100 mg/ml; dilute 1:10 in sterile saline |
| AnaSed (xylazine) | VET-A-MIX, Inc. | NADA 139-236 | 20 mg/ml; dilute 1:10 in sterile saline |
| Trypsin | BD Biosciences | 215240 | |
| Collagenase | Sigma | C2014 | |
| Ketoprofen | Fort Dodge | NDC 0856-4396-01 | 100 mg/ml; dilute 1:1,000 in sterile saline |
| Altalube eye ointment | Altaire Pharmaceuticals, Inc. | NLC 56641-19850 | |
| Leica MZ16 F Stereomicroscope | Leica | Any good dissecting scope can be used. | |
| Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15001-08 | |
| Syringe | Hamilton | 84855 | |
| Hamilton Needle, Small RN, 28 gauge, 0.5inches, Point Style #3 (Blunt) | Hamilton | 7803-02 | Custom Needle |
| Ethanol Prep Pads | Fisher Scientific | 06-669-62 | |
| Sterile Gauze Pads | Fisher Scientific | 22-415-469 | |
| Ethicon Vicryl Suture (4-0 FS-2) | MedVet International | J392H | Needle-in, dissolvable suture |
| Autoclip 9 mm Wound Clips | Becton Dickenson | 427631 | |
| PVP Iodine Prep Pads | Fisher Scientific | 06-669-98 | |
| Dissector scissor with blunt end | Fine Science Tools | 14072-10 | |
| Dumont fine tip forceps | Fine Science Tools | 11252-50 | |
| Needle holder with Scissor | Fine Science Tools | 12002-14 |
References
- Taylor, R. A., et al. Formation of human prostate tissue from embryonic stem cells. Nat. Methods. 3, 179-181 (2006).
- Cunha, G. R., Chung, L. W. Stromal-epithelial interactions–I. Induction of prostatic phenotype in urothelium of testicular feminized (Tfm/y) mice. J. Steroid Biochem. 14, 1317-1324 (1981).
- Cunha, G. R., Chung, L. W., Shannon, J. M., Taguchi, O., Fujii, H. Hormone-induced morphogenesis and growth: role of mesenchymal-epithelial interactions. Recent Prog. Horm. Res. 39, 559-598 (1983).
- Staack, A., Donjacour, A. A., Brody, J., Cunha, G. R., Carroll, P. Mouse urogenital development: a practical approach. Differentiation. 71, 402-413 (2003).
- Cunha, G. R., et al. Normal and abnormal development of the male urogenital tract. Role of androgens, mesenchymal-epithelial interactions, and growth factors. J. Androl. 13, 465-475 (1992).
- Cunha, G. R., et al. Growth factors as mediators of androgen action during the development of the male urogenital tract. World J. Urol. 13, 264-276 (1995).
- Aboseif, S., El-Sakka, A., Young, P., Cunha, G. Mesenchymal reprogramming of adult human epithelial differentiation. Differentiation. 65, 113-118 (1999).
- Marker, P. C., Donjacour, A. A., Dahiya, R., Cunha, G. R. Hormonal, cellular, and molecular control of prostatic development. Dev. Biol. 253, 165-174 (2003).
- Cunha, G. R., Sekkingstad, M., Meloy, B. A. Heterospecific induction of prostatic development in tissue recombinants prepared with mouse, rat, rabbit and human tissues. Differentiation. 24, 174-180 (1983).
- Van der Griend, D. J., et al. The Role of CD133 in Normal Human Prostate Stem Cells and Malignant Cancer Initiating Cells. Cancer Res. 68, 9703-9711 (2008).
- Van der Griend, D. J., Konishi, Y., De Marzo, A. M., Isaacs, J. T., Meeker, A. K. Dual-label centromere and telomere FISH identifies human, rat, and mouse cell contribution to Multispecies recombinant urogenital sinus xenografts. Prostate. , (2009).
- Vander Griend, D. J., Konishi, Y., De Marzo, A. M., Isaacs, J. T., Meeker, A. K. Dual-label centromere and telomere FISH identifies human, rat, and mouse cell contribution to Multispecies recombinant urogenital sinus xenografts. Prostate. 69, 1557-1564 (2009).
- Thomson, J. A., et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science. 282, 1145-1147 (1998).
- Ludwig, T. E., et al. Feeder-independent culture of human embryonic stem cells. Nat. Methods. 3, 637-646 (2006).
- Prokhorova, T. A., et al. Teratoma formation by human embryonic stem cells is site dependent and enhanced by the presence of Matrigel. Stem Cells Dev. 18, 47-54 (2009).
- Hameed, O., Sublett, J., Humphrey, P. A. Immunohistochemical stains for p63 and alpha-methylacyl-CoA racemase, versus a cocktail comprising both, in the diagnosis of prostatic carcinoma: a comparison of the immunohistochemical staining of 430 foci in radical prostatectomy and needle biopsy tissues. Am. J. Surg. Pathol. 29, 579-587 (2005).
- Wang, Y. A human prostatic epithelial model of hormonal carcinogenesis. Cancer Res. 61, 6064-6072 (2001).
- Yao, V., Parwani, A., Maier, C., Heston, W. D., Bacich, D. J. Moderate expression of prostate-specific membrane antigen, a tissue differentiation antigen and folate hydrolase, facilitates prostate carcinogenesis. Cancer Res. 68, 9070-9077 (2008).
- Cunha, G. R., Cooke, P. S., Kurita, T. Role of stromal-epithelial interactions in hormonal responses. Arch. Histol. Cytol. 67, 417-434 (2004).
- Xin, L., Ide, H., Kim, Y., Dubey, P., Witte, O. N. In vivo regeneration of murine prostate from dissociated cell populations of postnatal epithelia and urogenital sinus mesenchyme. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 11896-11903 (2003).
- Yu, X. Lentiviral vectors with two independent internal promoters transfer high-level expression of multiple transgenes to human hematopoietic stem-progenitor cells. Mol. Ther. 7, 827-838 (2003).
- Anderson, J. S., Bandi, S., Kaufman, D. S., Akkina, R. Derivation of normal macrophages from human embryonic stem (hES) cells for applications in HIV gene therapy. Retrovirology. 3, 24 (2006).
- Takahashi, K., Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 126, 663-676 (2006).
- Maherali, N., et al. A high-efficiency system for the generation and study of human induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell. 3, 340-345 (2008).
