Explorando o potencial das células-tronco mesenquimais folha sobre o desenvolvimento do Carcinoma hepatocelular na Vivo

Summary

Aqui, apresentamos um protocolo para desenvolver um modelo câncer in vivo usando a tecnologia de célula de folha. Tal modelo poderia ser muito útil para a avaliação da terapêutica antineoplásica.

Abstract

Em vivo modelo animal que imita o câncer humano poderia ter vários aplicativos que oferecem informação clínica significativa. As técnicas atualmente utilizadas para o desenvolvimento de modelos de câncer na vivo tem limitações consideráveis. Portanto, neste estudo, pretendemos implementar tecnologia de folha de célula para desenvolver um modelo de câncer na vivo . Carcinoma hepatocelular (HCC) é desenvolvido com sucesso em ratos nus usando folhas de célula criadas a partir de células de linha celular HCC. Os lençóis de células de câncer são gerados através de adesão intracelular e a formação de uma estrutura estratificada, controlada pela matriz extracelular. Isto permite o transplante de folha do HCC para o fígado e a criação de um modelo animal de tumor-rolamento dentro de um mês. Além disso, o papel das células-tronco mesenquimais (MSC) no desenvolvimento deste modelo de câncer é investigado. Além da folha de linha celular HCC, outro folhas de duas células são criadas: uma folha de células HCC e medula óssea MSCs (BMMSCs) e uma folha de células HCC e cordão umbilical MSCs (UCMSCs). Folhas com uma combinação de células HCC e MSCs também são capazes de produzir um animal de tumor-rolamento. No entanto, a adição de MSCs reduz o tamanho do tumor formado, e esse efeito adverso sobre o desenvolvimento do tumor varia de acordo com fonte do MSCs usados. Isto indica que uma folha de células de determinados subtipos MSC poderia ser utilizada no controle e gerenciamento do tumor.

Introduction

HCC é um câncer primário do fígado que está significativamente associado um mau prognóstico. Anualmente, quase meio milhão novos pacientes são diagnosticados com HCC, representando 85% dos pacientes de câncer de fígado em todo o mundo¹. Hepatocarcinogenesis não é uma doença de forma única; pelo contrário, é uma coleção de doenças que têm diferentes características histopatológicas e variabilidade genética e genômica, além de variados prognóstico resultados¹. Portanto, os principais desafios no desenvolvimento de uma estratégia terapêutica eficaz para HCC são o limitado conhecimento da biologia HCC e a falta de um modelo animal experimental apropriado que pode ajudar a entender esta doença complexa. Em vivo modelo animal que imita o câncer humano é necessário para seleção de genes candidatos e identificar marcadores prognóstico/preditivo implicados na indução de câncer, bem como para a investigação de diferentes fatores que podem afetar respostas de câncer de agentes terapêuticos.

Estudos in vitro do câncer estão ainda associados com maiores limitações. Isto é devido ao fato de que as células cancerosas perdem muitas das suas características na vivo , quando mantidas em cultura. As mudanças que ocorrem em células em vitro resultado da ausência de fisiologia do tecido inteiro num cenário ex vivo . Interação de célula para célula de câncer (do estroma, imune, vascularização, epitelial, etc.) dentro do microambiente do tumor reflete muito sobre câncer célula características². O microambiente do tumor pode alterar a expressão de gene/proteína de células de câncer e características fenotípicas, além de angiogenetic e potencial metastático. O sistema de cultura bidimensional (2D) em vitro também carece de uma matriz de tecido apropriado, o que é necessária regulamentar a progressão do tumor. Assim, devido a essas limitações, modelos em vivo devem sempre ser utilizados para apoiar as conclusões preliminares dos modelos em vitro . Neste estudo, nós usamos a tecnologia de folha de célula para desenvolver no vivo modelo animal que elucida o completo processo biológico subjacente HCC.

Mais de uma década atrás, laboratório do Okano estabeleceu um novo método de engenharia de tecidos, com base na célula folha tecnologia³. Esta técnica utiliza um plástico de cultura thermo-responsivo para permitir a aderência de célula reversível/destacamento controlando a hidrofobicidade de superfície. Este método permite uma suave colheita de culturas de células de formato um intacto tridimensional (3D) (folha i.e.,cell), com uma cuidada da matriz extracelular (ECM) e interações de célula para célula. A técnica de folha célula requer o precoating de pratos de cultura com uma temperatura-responsivo polímero poly(N-isopropylacrylamide) (sou de PIPA), que é comercialmente disponível e pronto para uso. A uma temperatura abaixo de 20 ° C, polímeros PIPA estou tornam-se hidratado e dissolve-se em soluções aquosas, Considerando que, a uma temperatura mais elevada (37 ° C), os polímeros tornar-se desidratado e transformam em um precipitado turvo. O polímero contém cadeias hidrofílicas de Amida e cadeias laterais hidrofóbicas (grupos de isopropil). Em altas temperaturas, o movimento browniano das moléculas de água se intensifica, Considerando que, em uma baixa temperatura, as moléculas de água circundantes isopropílico grupos do colapso da estrutura hidratado e os grupos hidrofóbico isopropílico agregar por causa de interações hidrofóbicas. Portanto, toda a cadeia do polímero agrega e precipita-se⁴.

No estudo apresentado, esta técnica é empregada para desenvolver um modelo animal de HCC, usando três folhas de célula diferente. A primeira folha de empregados é composto HCC célula linha células apenas, enquanto as outras duas folhas consistem em uma combinação de células de linha celular HCC e MSCs de duas fontes diferentes: MSCs da medula óssea (BMMSCs) e cordão umbilical MSCs (UCMSCs). MSCs são células do estroma não-hematopoiéticas que são capazes de diferenciar intocell derivados da linhagem mesenquimal, incluindo adipócitos, osteócitos, condrócitos e miócitos⁵. A razão pela qual que empregamos essas células, ao criar a camada de células de câncer é o relatórios inconsistentes sobre o efeito do MSCs em cânceres. Tem sido sugerido que o MSCs podem ter dois fenótipos distintos: “MSC1”, um fenótipo de proinflammatory e “MSC2”, um fenótipo imunossupressoras⁶. MSCs expressam receptores toll-like (TLRs). TLR4 escorva do MSCs aumenta sua secreção de fatores de proinflammatory, Considerando que o TLR3 escorva aumenta sua secreção de fatores imunossupressores⁶. Um estudo em vitro destes dois fenótipos relatou que uma cultura co de MSC1 com linhas de células de câncer atenuado o crescimento de células de câncer, enquanto MSC2 co-cultura teve o efeito oposto⁷. Isto implica que MSCs podem ser pro-câncer ou anticâncer, dependendo de seu fenótipo. Assim, além de desenvolver o modelo animal de HCC, usando a tecnologia de célula de folha, queremos explorar o efeito da MSC transplantes no desenvolvimento do tumor, e se usar essas células irão aumentar ou reduzir o desenvolvimento deste modelo.

Protocol

O protocolo segue as diretrizes de cuidados com animais do Comité de ética da Universidade Rei Saud. Procedimentos cirúrgicos, anestésicos e outros medicamentos utilizados em animais são aprovados pelo Comitê de ética da Universidade Rei Saud. Todo o trabalho experimental é executado por pessoal adequadamente treinado. 1. célula folha construção Revestir os pratos de cultura (pratos de cultura responsiva a temperatura de 3,5 cm) com soro bovino fetal não diluído (FBS) e …

Representative Results

Tumorigenicidade de lençóis de células transplantadas em ratos: Um mês após o transplante, todas as folhas de célula transplantado em fígados de ratos desenvolveram tumores (Figura 3). O tamanho médio dos tumores desenvolvidos de HepG2, HepG2/BMMSC e folhas de célula HepG2/UCMSC foram 4,5 cm, 4 cm e 2,5 cm, respectivamente,10. <p class="jove_cont…

Discussion

Uma extensa quantidade de pesquisa é dedicada ao desenvolvimento de um adequada na vivo pré-clínicos modelo animal que se assemelha a cânceres humanos. Atualmente, as principais abordagens usadas para criar modelos animais câncer envolvem engenharia genética e células de transplantação¹¹. Modelos de animais geneticamente modificados são boas ferramentas para a identificação e validação de genes-alvo, bem como compreender os mecanismos moleculares subjacentes a toxicidade ind…

Materials

Reagents
FBS	Gibco/Invitrogen	10270106
DMEM high glucose	Sigma	D5671-500ML
Penicillin/streptomycin	Life Technology	15070063
Sterile physiologic saline	Sigma	S0817-1GA
Human HepG2 cell line	ATCC, USA	HB-8065
Human bone marrow MSCs cell line	PromoCell, USA	C-12974
human umbilical cord tissue MSCs	PromoCell, USA	C-12971
Ketamine 50%	Rompun, Bayer
Xylazine 2%	Rompun	23076-35-9
Alphadine® solution.	Riyadh Pharma	LBL0816
Disposables:
15mL Polypropylene High Clarity PP Centrifuge Tube	Falcon	352097
3.5 cm sterile UpCell culture dishes with the filter paper (membrane)	Sigma	174904-1CS
100-1000 µl  Pipette Tips	Sigma	CLS4868-1000EA
Basic Procedure Drape	Thermofisher	PMD5293.0
Equipment
Plus pipette, variable volume	Eppendorf® Research®	Z683779-1EA
Tissue culture incubator 37 °C, 5% CO2	Any brand
Biological safety cabinet	Any brand
Tissue culture incubator 20 °C, 5% CO2	Any brand
Sterile surgical tools and nude rats:
Forceps
Scissors
scalpel
Nylon Suture  5-0	Accutome	AB-3854S	Monofilament, Lancet
1 ml Tuberculin Syringes	Fisher Scientific	14-826-88
Nude rats	Charles river