人类前列腺上皮细胞形成的使用鼠类泌尿生殖窦间质细胞和人类干细胞的组织重组
Summary
为了解开最早的分子机制启动前列腺癌，新颖创新的人体模型系统和方法是迫切需要的。诱导多能干细胞群形成的人类前列腺上皮细胞的潜力预前列腺泌尿生殖窦间充质（UGSM）是一个强大的实验工具，在前列腺研究。
Abstract
人源性和激素天真的模型系统，这限制了我们的能力，了解相关前列腺疾病引发的遗传和分子事件的可用性，在前列腺癌的研究进展受到严重限制。对发展更好的模型系统研究人类前列腺癌，我们和其他人利用胚胎鼠的前列腺基质亲前列腺独特的感应电势，被称为泌尿生殖窦间充质（UGSM）。当重组的目标，如胚胎干细胞的多能性的细胞群，UGSM睾酮依赖性诱导正常人类前列腺上皮细胞的形成。这种人体模型系统可用于调查和实验测试候选前列腺癌易感基因的能力比较典型的啮齿动物转基因研究加快。由于人类胚胎干细胞（胚胎）可以在全光照培养转基因克诱导基因表达或siRNA击倒向量组织重组之前，这样的模式有利于测试基因功能的后果，或基因组合，这被认为是促进或防止癌变的。
然而，分离纯人群的UGSM细胞，该技术的挑战和学习往往需要与以前的专业知识的人亲自教导。此外，肾包膜下的细胞混合物接种的免疫功能低下的主机可以是技术上的挑战。这里，我们勾勒，说明适当的隔离的UGSM从啮齿动物胚胎组织混合物形成人类前列腺上皮和肾囊的着床。这样的方法，在目前的阶段，需要在体内异种移植的胚胎干细胞，未来的应用程序可能会包括在体外腺形成或使用诱导式多能性干细胞群（iPS细胞）。
Introduction
为更好的人体模型系统对前列腺癌有一个巨大的需要。尤其是，相关的人体模型系统的正常，非恶性前列腺组织可以操纵基因直接辨别特定基因的作用在前列腺癌的启动将是令人难以置信的信息。基因组时代的来临已经确定了许多基因可能在癌症的形成有一定的作用。然而，缺乏人体实验模型系统严重损害我们的能力，功能测试和表征候选前列腺癌易感基因。一个理想的模型系统，将有利于迅速和更迅速的癌症易感基因组合与适当的转基因啮齿动物模型系统的功能分析。此外，这种人体模型系统将使前列腺癌变的信号机制向发现和验证新疗法的分子特征预防前列腺癌的形成。
人胚胎干细胞（人胚胎干细胞）是能够形成作为异种移植的人类前列腺组织。泰勒等人在2006年报道，人类胚胎干细胞可以诱导在体内与啮齿动物的泌尿生殖窦间充质（UGSM）在8-12周的时间段之内重新组合以形成前列腺上皮细胞。1这些研究是基于以前的工作库尼亚实验室表明，啮齿类动物胚胎UGSM可以促进前列腺分化的干细胞和胚胎在体内的上皮细胞群。2,3前列腺癌的发展从一个胚胎原基称为泌尿生殖窦（UGS），胚胎17天前（E17鼠标一天E18在大鼠）UGS可以删除，并在物理上分为上皮（UGSE）和间充质（UGSM）4本组织重组方法已明显使我们进一步了解前列腺的发育和癌变，特别是光年生长因子和激素信号转导途径和前列腺基质和上皮细胞的分子之间的关系。5-8此方法涉及体外的UGSM组合与干细胞或上皮细胞中的相同或不同的种属，这些细胞/组织的重组体注入和生长经过一段时间的在体内的生长和小鼠异种移植物于主机。4,9，所述植入物包含嵌入在基质组织的前列腺上皮腺状结构。进一步的染色，也可进行，以确定这样的结构是否是真正的前列腺和人类起源。10,11
Protocol
Representative Results
Discussion
组织重组使用UGSM是一个非常有用的技术来探讨前列腺，导致前列腺癌症的发生的分子事件的发展。已被用于众多应用在前列腺研究中的感应电势UGSM，其中包括提高肿瘤的前列腺细胞系和肿瘤研究上皮间质的相互作用，并形成跨物种前列腺重组体。7,17-20适当的准备UGSM然而，实验成功，将导致污染啮齿动物上皮腺腔形成，可以混淆结果是至关重要的。因此，分离的UGSM从UGSE中（步骤2.4）是?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们希望大学由Arieh已Shalhav博士率领芝加哥科泌尿外科，泌尿研究嘉莉博士RINKER谢弗主任的支持表示感谢。我们还想大学芝加哥综合癌症中心（UCCCC）LE BEAU米歇尔博士领导的支持表示感谢。我们还与，感谢专家技术援助的人体组织资源中心的核心设施马克林根博士的带领下，和莱斯利·马丁和玛丽·乔·菲克特援助。我们也感谢李特丽免疫组化核心设备运行。这项工作是由芝加哥外科部泌尿外科，该科大学，美国癌症协会的研究资助机构（ACS-IRG IRG-58-004）;癌症中心的支持格兰特（P30 CA14599）;布林森基金会;阿尔文鲍姆家庭基金;大学芝加哥癌症研究基金会的董事会; S.克雷格尔由霍华德休斯医学研究所的支持：到毕业的医学研究员髋部（56006772）和癌症生物学训练津贴（T32-CA09594）。最后，我们要感谢罗伯特·克拉克，和弥敦道Stadick博士VenkateshKrishnan，都为他们的批判性评价的稿件。
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).
