التقاط الاتصالات جزيء صغير بين الأنسجة والخلايا باستخدام التصوير الكتلي
Summary
تم وضع طريقة جديدة لإعداد نموذج لاستيعاب كوكولتوري الخلايا والأنسجة للكشف عن تبادل جزيء صغير باستخدام التصوير الطيف الكتلي.
Abstract
التصوير الطيف الكتلي (IMS) قد طبق بشكل روتيني إلى ثلاثة أنواع من العينات: مقاطع الأنسجة والماغنيسيوم والمستعمرات الميكروبية. أنواع هذه العينة قد تم تحليلها باستخدام الليزر ساعد مصفوفة الامتزاز/التأين وقت الطيران الطيف الكتلي (TOF استخدام MS) لتصور توزيع البروتينات، والدهون، ونواتج الأيض عبر العينة البيولوجية لمصلحة. لقد قمنا بتطوير أسلوب إعداد نموذج رواية يجمع بين نقاط قوة التطبيقات السابقة الثلاث لمعالجة نهج مستقصاة تحديد الاتصالات الكيميائية في السرطان، ببذر الثقافات الخلية الثديية إلى [اغروس] في كوكولتوري مع الأنسجة السليمة التي تتبعها جفاف العينة. خلايا وأنسجة الثدييات هي كوكولتوريد على مقربة من السماح للاتصالات الكيميائية عن طريق نشرها بين الأنسجة والخلايا. عند نقطة زمنية معينة، هي تجفف العينة على أساس [اغروس] بنفس الطريقة كالمستعمرات الميكروبية التي أعدت لتحليل نظام الرصد الدولي. تم تطوير أسلوبنا لنموذج الاتصال بين الدرجة العالية المستمدة من قناة فالوب كما يتفاعل مع المبيض خلال ورم خبيث سرطان المبيض المصلي. الأمثل لإعداد نموذج أسفرت عن تحديد لإفراز كمكون كيميائية رئيسية في المكروية المبيض. يمكن تطبيق هذه الطريقة المطورة حديثا للنظم البيولوجية الأخرى التي تحتاج إلى فهم للاتصالات الكيميائية بين الخلايا المتجاورة أو الأنسجة.
Introduction
تم تصوير الطيف الكتلي (IMS) الأمثل لتميز التوزيع المكاني للسمات الجزيئية في التطبيقات المستخدمة على نطاق واسع ثلاثة: شرائح الأنسجة، والماغنيسيوم، والمستعمرات الميكروبية1،،من23. يمكن استخدام شرائح الأنسجة لتقييم التعريب من نواتج الأيض في سياق الظروف البيولوجية في مضيف، أما المستهدفة أو غير المستهدفة داخل مجموعة أسلحة معينة. ومع ذلك، الاختلافات بين السمات الجزيئية هي الأكثر كبيرة وواضحة عندما تتم مقارنة أنسجة سليمة إلى حالة مريضة، على سبيل المثال، ورم. هذا النهج نظام الرصد الدولي لا سيما تكييفها للكشف عن المرض المؤشرات الحيوية، ومع ذلك، الحصول على عينات الأنسجة في مراحل متميزة في تطور المرض (مثل درجات الورم) يحول دون تحديد الإشارات التي يمكن أن تكون هامة للبدء المرض. تبادل المعلومات عبر الفضاء ميزة في كل مكان من العديد من النظم البيولوجية، وشرائح الأنسجة لا يمكن التقاط هذه التقوية الكيميائية الحيوية. هو أسلوب واحد قادر على تصور التبادل الكيميائي ونشر نظام الرصد الدولي للمستعمرات الميكروبية التي نمت على لوحات أجار؛ جزيئات صغيرة قادرة على منتشر عبر واجار ويمكن الحصول عليها عن طريق الليزر ساعد مصفوفة الامتزاز/التأين (استخدام-TOF) الكتلي4. هذا الإعداد النمو يمكن استخدامها لتحديد الجزيئات المتبادلة بين الكيانات البيولوجية منفصلة (المستعمرات)، ويمكن أيضا تحديد اتجاه الإنتاج المستقلب. منصة مصممة أصلاً للنمو الميكروبي مستعمرة تم تكييفها لاستكشاف استقلاب الأنسجة explants نمت مع خلايا الثدييات الأولية، وتم استخدام نظام الرصد الدولي لتقييم تبادل المواد الكيميائية الحيوية في نظام الثدييات في المختبر.
في السنوات القليلة الماضية، أصبح من الواضح أن ارتفاع درجة سرطان المبيض المصلي (هجسوك) غالباً ما ينشأ في ظهارة قناة فالوب (FTE) ومستطير ثم إلى المبيض خلال بداية المرض التنمية5،6، 7 , 8-والسبب في أن الخلايا الورمية FTE تنتشر في المبيض، حيث تشكل الأورام الكبيرة في نهاية المطاف والسرطاني كذلك، ليس من الواضح حاليا. وقد ركزت البحوث السابقة حول دور البروتينات المبيض في الابتدائي ورم خبيث على المبيض؛ ومع ذلك، مؤخرا أثبتت أن الانتقال من صحية إلى أنسجة الورمية ينتج الجهوري الأيض الخلوية ويغير إنتاج الجزيئات الصغيرة9،،من1011. ولذلك، افترضنا أن الجزيئات الصغيرة وتبادل بين FTE والمبيض قد تكون مسؤولة جزئيا عن ورم خبيث الأولية من هجسوك.
استخدام لدينا إجراء نظام الرصد الدولي وضعت حديثا، قررنا أن كوكولتوري FTE الورمية وأنسجة المبيض صحية يستحث إنتاج إفراز من المبيض. ومع ذلك، أنواع الخلايا أو الخلايا FTE الطبيعية الأخرى لم تثر هذا التأثير. ميزة غير عادية من هذا الأسلوب هو أنه يمكن تصور إنتاج الجزيئية وتبادل الإشارات التي تمثل الجزيئات الحقيقية، بل وحتى في كوكولتوري فمن الممكن تحديد مصدر إشارة. هذه ميزة على تحليل العينات المتجانس، حيث يتم فقدان كافة المعلومات المكانية. في النظام النموذجي، كنا قادرين على وضوح تعيين إنتاج إفراز المبيض. ارتبط إفراز لورم خبيث وتشيموريسيستانسي من سرطان المبيض، ولدينا اكتشاف هذا الجزيء صادق أن أسلوب IMS رواية يمكن الكشف عن الصلة بيولوجيا الجزيئات12،13، 14-التحقق من الصحة هذا يتيح لنا أن يقترح أن هذا الطلب الجديد لنظام الرصد الدولي يمكن أن يكون مفيداً بشكل خاص البحوث الجماعات التي تسعى لتحديد الجزيئات الصغيرة في البيئات كوكولتوري وفهم الأحداث المبكرة التي تؤثر على تحول الخلايا وورم خبيث. والهدف العام لهذا الأسلوب توضيح هوية والتوزيع المكاني للجزيئات الصغيرة من خلال التبادل بين الأنسجة والأعضاء، ممثلة في المختبر الثقافات الخلية 3D أو السابقين فيفو الأنسجة.
Protocol
Representative Results
Discussion
وهناك مجموعة متزايدة من الأدلة التي تورط الدور في إفراز هجسوك12،،من1718، وقد أسهم هذا التقنية المعلومات آليا إلى أكثر. مع الظروف البيولوجية على الأقل ثمانية موجودة على الشريحة نفسها، يمكن أن تمثل الأسلوب لعناصر بيولوجية مثل الجينات وخصوصي…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل الكونسورتيوم شيكاغو الطبية بدعم من “أموال سيرل” في “شيكاغو المجتمع الأمانة” (C-076) (L.M.S.)؛ وتمول جامعة إلينوي في شيكاغو بدء التشغيل (L.M.S.)؛ منح 543296 من التحالف صندوق أبحاث سرطان المبيض (دكتوراه في الطب)؛ و UG3 ES029073 (J.E.B.)، والمركز الوطني للنهوض متعدية العلوم، المعهد الوطني للصحة، من خلال منحة UL1TR002003 (جيب & سكاي لأب المذكورة).
Materials
| 15 mL Falcon tubes | Denville | C1017-O | To collect cells |
| 8-well chamber (Millipore EZ-slide chamber) | Millipore | PEZGS0816 | Repurposed from Millipore Millicell EZ-slide chamber slide |
| Acetonitrile | Sigma-Aldrich | 34998-4L | Solvent for sprayed matrix |
| Alpha Minimum Essential Medium (αMEM) | Fisher | 10-022-CV | Cell culture media |
| Autoflex speed MALDI-TOF LRF | Bruker | For IMS data analysis | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5810 R | To collect cells and remove supernatant |
| CHCA Matrix | Bruker Daltonic | 8201344 | Matrix sprayed onto dried slide |
| DHB Matrix | Bruker Daltonic | 8201346 | Matrix sprayed onto dried slide |
| Disposable Scalpels | Fisher | 22-079-707 | For removal of the ovaries |
| Dissecting Scissors | Fisher | 13-804-6 | For removal of the ovaries |
| DMEM Media | Gibco | 11995-065 | Media mixed with agarose |
| epidermal growth factor | Peprotech Inc. | 100-15 | Cell culture media supplement |
| Eppendorf tubes | Genesee Scientific | 22-282 | For agarose aliquots |
| Estradiol-17β | Simga-Aldrich | E2758 | Cell culture media supplement |
| Fetal Bovine Serum | Denville | fb5001 | Cell culture media supplement |
| FlexControl 3.4 | Bruker Daltonic | IMS data acquisition software | |
| FlexImaging 4.1 | Bruker Daltonic | IMS data analysis software | |
| Forceps (fine) | Fsiher | 22-327379 | For removal of the ovaries |
| Gentamycin | Cellgro | 30-005-CR | Cell culture media supplement |
| Insulin, Transferrin, Selenium (ITS) | Sigma-Aldrich | 11074547001 | Cell culture media supplement |
| ITO-coated slide | Bruker | 8237001 | Platform for co-culture incubation |
| Leibovitz's L-15 Medium | Gibco | 11415064 | Media used during tissue dissection |
| L-glutamine | Gibco | 25030-081 | Cell culture media supplement |
| Low-melting agarose | Sigma-Aldrich | A9414-10G | Mixed with media for plating |
| Media basin | Corning | 4870 | Used to cut plastic dividers for divided chambers |
| Penicillin-streptomycin | Gibco | 15140-122 | Cell culture media supplement |
| Peptide Calibration Standard | Bruker Daltonic | 8206195 | Calibrant for medium mass range |
| Phophorus red | Sigma-Aldrich | 343-242-5G | Calibrant for low mass range |
| SCiLS Lab 2015 | Bruker Daltonic | IMS data statistical analysis | |
| Surgical Forceps (blunt) | Fisher | 08-875-8B | For removal of the ovaries |
| TFA | Fisher Technologies | A116-50 | Added to matrix solution |
| TM Sprayer | HTX Technologies | For applying matrix |
References
- Paine, M. R., et al. Whole Reproductive System Non-Negative Matrix Factorization Mass Spectrometry Imaging of an Early-Stage Ovarian Cancer Mouse Model. PLoS One. 11 (5), e0154837 (2016).
- Yang, Y. L., Xu, Y., Straight, P., Dorrestein, P. C. Translating Metabolic Exchange with Imaging Mass Spectrometry. Nature Chemical Biology. 5 (12), 885-887 (2009).
- Li, H., Hummon, A. B. Imaging Mass Spectrometry of Three-Dimensional Cell Culture Systems. Analytical Chemistry. 83 (22), 8794-8801 (2011).
- Yang, J. Y., et al. Primer on Agar-Based Microbial Imaging Mass Spectrometry. Journal of Bacteriology. 194 (22), 6023-6028 (2012).
- Coscia, F., et al. Integrative Proteomic Profiling of Ovarian Cancer Cell Lines Reveals Precursor Cell Associated Proteins and Functional Status. Nature Communications. 7, 12645 (2016).
- Labidi-Galy, S. I., et al. High Grade Serous Ovarian Carcinomas Originate in the Fallopian Tube. Nature Communications. 8 (1), (2018).
- Klinkebiel, D., Zhang, W., Akers, S. N., Odunsi, K., Karpf, A. R. DNA Methylome Analyses Implicate Fallopian Tube Epithelia as the Origin for High-Grade Serous Ovarian Cancer. Molecular Cancer Research. 14 (9), 787-794 (2016).
- Falconer, H., Yin, L., Gronberg, H., Altman, D. Ovarian Cancer Risk After Salpingectomy: A Nationwide Population-Based Study. JNCI Journal of the National Cancer Institute. 107 (2), dju410 (2015).
- Dean, M., Davis, D. A., Burdette, J. E. Activin A Stimulates Migration of the Fallopian Tube Epithelium, an Origin of High-Grade Serous Ovarian Cancer, through Non-Canonical Signaling. Cancer Letters. 391, 114-124 (2017).
- King, S. M., Burdette, J. E. Evaluating the Progenitor Cells of Ovarian Cancer: Analysis of Current Animal Models. BMB Reports. 44 (7), 435 (2011).
- Reznik, E., et al. Landscape of Metabolic Variation across Tumor Types. Cell Systems. 6 (3), 301-313 (2018).
- Watkins, J. L., et al. Clinical Impact of Selective and Nonselective Beta-Blockers on Survival in Patients with Ovarian Cancer: Beta-Blockers and Ovarian Cancer Survival. Cancer. 121 (19), 3444-3451 (2015).
- Lutgendorf, S. K., et al. Stress-Related Mediators Stimulate Vascular Endothelial Growth Factor Secretion by Two Ovarian Cancer Cell Lines. Clinical Cancer Research. 9 (12), 4514-4521 (2003).
- Sood, A. K. Stress Hormone-Mediated Invasion of Ovarian Cancer Cells. Clinical Cancer Research. 12 (2), 369-375 (2006).
- Hoffmann, T., Dorrestein, P. C. Homogeneous Matrix Deposition on Dried Agar for MALDI Imaging Mass Spectrometry of Microbial Cultures. Journal of The American Society for Mass Spectrometry. 26 (11), 1959-1962 (2015).
- Zink, K. E., Dean, M., Burdette, J. E., Sanchez, L. M. Imaging Mass Spectrometry Reveals Crosstalk between the Fallopian Tube and the Ovary That Drives Primary Metastasis of Ovarian Cancer. ACS Central Science. 4 (10), 1360-1370 (2018).
- Armaiz-Pena, G. N., et al. Src Activation by β-Adrenoreceptors Is a Key Switch for Tumour Metastasis. Nature Communications. 4, 1403 (2013).
- Choi, M. J., et al. HTERT Mediates Norepinephrine-Induced Slug Expression and Ovarian Cancer Aggressiveness. Oncogene. 34 (26), 3402 (2015).
