Summary

非形質転換ヒト線維芽細胞から増殖性四倍体細胞の樹立

Published: January 08, 2017
doi:

Summary

Although proliferative polyploid cells are necessary to analyze chromosomal instability of polyploid cells, creating such cells from nontransformed human cells is not easy. The present report describes relatively simple procedures to establish proliferative tetraploid cells free of a diploid population from normal human fibroblasts.

Abstract

Polyploid (mostly tetraploid) cells are often observed in preneoplastic lesions of human tissues and their chromosomal instability has been considered to be responsible for carcinogenesis in such tissues. Although proliferative polyploid cells are requisite for analyzing chromosomal instability of polyploid cells, creating such cells from nontransformed human cells is rather challenging. Induction of tetraploidy by chemical agents usually results in a mixture of diploid and tetraploid populations, and most studies employed fluorescence-activated cell sorting or cloning by limiting dilution to separate tetraploid from diploid cells. However, these procedures are time-consuming and laborious. The present report describes a relatively simple protocol to induce proliferative tetraploid cells from normal human fibroblasts with minimum contamination by diploid cells. Briefly, the protocol is comprised of the following steps: arresting cells in mitosis by demecolcine (DC), collecting mitotic cells after shaking off, incubating collected cells with DC for an additional 3 days, and incubating cells in drug-free medium (They resume proliferation as tetraploid cells within several days). Depending on cell type, the collection of mitotic cells by shaking off might be omitted. This protocol provides a simple and feasible method to establish proliferative tetraploid cells from normal human fibroblasts. Tetraploid cells established by this method could be a useful model for studying chromosome instability and the oncogenic potential of polyploid human cells.

Introduction

倍数性は、哺乳動物種の特殊な組織でも、癌や変性疾患のような病的状態の様々なだけでなく、観察されました。倍数体(主に四倍体)細胞は、しばしば、頸部3,4のバレット食道1,2または扁平上皮内病変のようなヒト組織の前癌病変において観察され、そしてそれらの組織5における悪性異数性細胞の供給源であると考えられています、6。それは異数体細胞への四倍の変換は腫瘍形成の初期段階において重要な事象である可能性が示唆されていますが、このプロセスに関与するメカニズムは完全には理解されていません。非形質転換倍数体ヒト細胞を伝播することができる場所ないin vitroモデルが利用できなかったので、これは部分的です。

一部の研究者は、INHによって二核細胞の生成を介して非形質転換ヒト上皮細胞に四倍を誘発しました細胞質分裂7-9 ibiting。しかし、この方法では、不要な二倍体細胞は、蛍光活性化細胞選別(FACS)7,8によって除去されなければなりません または希釈9を制限することによってクローニング。これらの手順が面倒で実行することは容易ではないので、非形質転換四倍体細胞を確立するための簡単な方法は、この分野の研究のために望まれています。

本報告書では、比較的簡単な手順で、正常ヒト線維芽細胞またはテロメラーゼ不死化ヒト線維芽細胞から増殖性四倍体細胞を確立するためのプロトコルについて説明します。手順は、有糸分裂で二倍体細胞を逮捕するためにスピンドル毒デメコルチン(DC)を使用し、オフ振とうすることにより収集有糸分裂細胞は、更に、DCで処理されています。長時間DCで処理された二倍体有糸分裂細胞は、四倍体G1細胞に変換し、これらの細胞は、薬物除去後数日間増殖停止した後に四倍体細胞として増殖します。このプロトコルは、提供します染色体不安定性と倍数体ヒト細胞の発癌性との間の関係を研究するための有用なモデルを作成するための効率的な方法。

Protocol

1.細胞培養四倍を誘導するために細胞を得ます。現在までに、この技術は、ヒト線維芽細胞株TIG-1、BJ、IMR-90およびテロメラーゼ不死化TIG-1(TIG-HT)に適用できることが確認されました。 α改変または/ 5%(Vでインキュベートすることにより、10%(v / v)の熱不活性化ウシ胎児血清(FBS)を補充した研究する細胞型に適した任意の他の細胞培養培地で最小必須培地中で細胞を増…

Representative Results

我々の経験では、TIG-1細胞を4日間は0.1μg/ mLのDC( 図2A)との単純な連続処理によってほぼ完全に四倍にすることができます。これとは対照的に、このようなBJまたはIMR-90、およびTIG-HT細胞のような他の線維芽細胞株は、同じ治療後の二倍体と四倍体集団の混合物となり、振り切り法による有糸分裂細胞の単離はもちろん、中に必要ですDCの治療(通常は16?…

Discussion

化学物質による、細胞質分裂阻害剤によるスピンドル阻害剤のいずれかによって二倍体細胞から四倍の誘導における主要な問題は、細胞がしばしば二倍体と四倍体集団の混合物となり、四倍体細胞は二倍体細胞から分離されなければならないということです。二倍体細胞の自由な四倍体の集団を単離するための最も一般的なアプローチは、希釈を制限することによって、FACSまたはクローニン…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank Mrs. Matsumoto for the technical assistance.

Materials

MEM-α Sigma-Aldrich M8042-500ML
Trypsin-EDTA Sigma-Aldrich T4174
FBS Sigma-Aldrich 172012-500ML
Demecolcine solution (10 μg/mL in HBSS) Sigma-Aldrich D1925-10ML
BD CycleTES Plus DNA Reagent Kits BD Biosciences #340242 For examination of DNA ploidy by flow cytometry
Human chromosome multicolor FISH probe 24XCyte MetaSystems #D-0125-060-DI Specialized filter set and software for mFISH analysis are necessary
Isis imaging system with mFISH  software  MetaSystems Specialized probe kit is necessary

References

  1. Rabinovitch, P., et al. Predictors of progression in Barrett’s esophagus III: baseline flow cytometric variables. Am. J. Gastroenterol. 96 (11), 3071-3083 (2001).
  2. Galipeau, P., et al. NSAIDs modulate CDKN2A, TP53, and DNA content risk for progression to esophageal adenocarcinoma. PLoS Med. 4 (2), e67 (2007).
  3. Olaharski, A., et al. Tetraploidy and chromosomal instability are early events during cervical carcinogenesis. Carcinogenesis. 27, 337-343 (2006).
  4. Liu, Y., et al. p53-independent abrogation of a postmitotic checkpoint contributes to human papillomavirus E6-induced polyploidy. Cancer Res. 67, 2603-2610 (2007).
  5. Davoli, T., de Lange, T. The causes and consequences of polyploidy in normal development and cancer. Annu Rev Cell Dev Biol. 27, 585-610 (2011).
  6. Fox, D., Duronio, R. Endoreplication and polyploidy: insights into development and disease. Development. 140, 3-12 (2013).
  7. Fujiwara, T., et al. Cytokinesis failure generating tetraploids promotes tumorigenesis in p53-null cells. Nature. 437, 1043-1047 (2005).
  8. Ganem, N., et al. Cytokinesis failure triggers hippo tumor suppressor pathway activation. Cell. 158 (4), 833-848 (2014).
  9. Kuznetsova, A., et al. Chromosomal instability, tolerance of mitotic errors and multidrug resistance are promoted by tetraploidization in human cells. Cell cycle. 14 (17), 2810-2820 (2015).
  10. Vindeløv, L., Christensen, I. Detergent and proteolytic enzyme-based techniques for nuclear isolation and DNA content analysis. Methods Cell Biol. 41, 219-229 (1994).
  11. Darzynkiewicz, Z., Juan, G. DNA content measurement for DNA ploidy and cell cycle analysis. Curr Protoc Cytom. , Chapter 7: Unit 7.5 (2001).
  12. Knutsen, T., Bixenman, H., Lawce, H., Martin, P. Chromosome analysis guidelines preliminary report. Cancer Genet Cytogenet. 52 (1), 11-17 (1991).
  13. Liehr, T., et al. Multicolor FISH probe sets and their applications. Histol. Histopathol. 19 (1), 229-237 (2004).
  14. Ohshima, S., Seyama, A. Formation of bipolar spindles with two centrosomes in tetraploid cells established from normal human fibroblasts. Hum. Cell. 25 (3), 78-85 (2012).
  15. Ohshima, S., Seyama, A. Establishment of proliferative tetraploid cells from normal human fibroblasts. Front. Oncol. 3, 198 (2013).
  16. Ohshima, S., Seyama, A. Establishment of proliferative tetraploid cells from telomerase-immortalized normal human fibroblasts. Genes, Chromosome Cancer. 55 (6), 522-530 (2016).
  17. Di Leonardo, A., et al. DNA rereplication in the presence of mitotic spindle inhibitors in human and mouse fibroblasts lacking either p53 or pRb function. Cancer Res. 57, 1013-1019 (1997).
  18. Andreassen, P., Lohez, O., Lacroix, F., Margolis, R. Tetraploid state induces p53-dependent arrest of nontransformed mammalian cells in G1. Mol. Biol. Cell. 12, 1315-1328 (2001).
  19. Vogel, C., et al. Crosstalk of the mitotic spindle assembly checkpoint with p53 to prevent polyploidy. Oncogene. 23, 6845-6853 (2004).
  20. Aylon, Y., Oren, M. p53: Guardian of ploidy. Mol. Oncol. 5 (4), 315-323 (2011).
  21. Uetake, Y., Sluder, G. Cell cycle progression after cleavage failure : mammalian somatic cells do not possess a "tetraploidy checkpoint&#34. J. Cell Biol. 165, 609-615 (2004).
  22. Ganem, N., Pellman, D. Limiting the proliferation of polyploid cells. Cell. 131, 437-440 (2007).
  23. Ho, C., Hau, P., Marxer, M., Poon, R. The requirement of p53 for maintaining chromosomal stability during tetraploidization. Oncotarget. 1 (7), 583-595 (2010).
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Cite This Article
Ohshima, S., Seyama, A. Establishment of Proliferative Tetraploid Cells from Nontransformed Human Fibroblasts. J. Vis. Exp. (119), e55028, doi:10.3791/55028 (2017).

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