Différenciation des cellules Epithéliales De l’épithélial de souris HC11 et EpH4
Summary
Nous décrivons des techniques pour l’induction de différenciation de deux lignes épithéliales de sein, HC11 et EpH4. Tandis que les deux exigent le sérum foetal de veau, l’insuline, et la prolactine pour produire des protéines de lait, les cellules d’EpH4 peuvent entièrement différencier dans les mammospheres dans la culture tridimensionnelle. Ces modèles complémentaires sont utiles pour les études de transduction de signal de différenciation et de néoplasie.
Abstract
Les cadhérines jouent un rôle important dans la régulation de la différenciation cellulaire ainsi que de la néoplasie. Nous décrivons ici les origines et les méthodes de l’induction de la différenciation de deux lignées épithéliales de sein de souris, HC11 et EpH4, et leur utilisation pour étudier des étapes complémentaires du développement de glande mammaire et de la transformation néoplastique.
La lignée épithéliale de cellules épithéliales de sein de souris de HC11 a provenu de la glande mammaire d’une souris enceinte de Balb/c. Il se différencie lorsqu’il est cultivé à la confluence attachée à une surface de plat Petri en plastique dans le milieu contenant le sérum foetal de veau et Hydrocortisone, insulin et Prolactin (hip medium). Dans ces conditions, les cellules HC11 produisent les protéines du lait et la protéine acide de lactosérum (WAP), semblables aux cellules épithéliales mammaires en lacactation, et forment des structures mammaires rudimentaires appelées « dômes ».
La lignée cellulaire EpH4 a été dérivée de cellules épithéliales de glande mammaire de souris spontanément immortalisées isolées d’une souris Enceinte de Balb/c. Contrairement à HC11, les cellules EpH4 peuvent se différencier entièrement en sphéroïdes (également appelés mammosphères) lorsqu’elles sont cultivées dans des conditions de croissance tridimensionnelles (3D) dans le milieu HIP. Les cellules sont trypsinisées, suspendues dans une matrice de 20% composée d’un mélange de protéines de matrice extracellulaire produites par les cellules de sarcome de souris Engelbreth-Holm-Swarm (EHS), plaquées sur une couche de matrice concentrée recouvrant un plat Petri en plastique ou une plaque multiwell, et recouvertes d’une couche de 10% de milieu hip contenant une matrice de 10%. Dans ces conditions, les cellules EpH4 forment des sphéroïdes creux qui présentent une polarité apical-basale, un lumen creux, et produisent de la caséine et du WAP.
En utilisant ces techniques, nos résultats ont démontré que l’intensité du signal cadhérine/Rac est essentielle à la différenciation des cellules HC11. Alors que Rac1 est nécessaire pour la différenciation et de faibles niveaux de racV12 activé augmenter la différenciation, les niveaux élevés RacV12 bloquer la différenciation tout en induisant la néoplasie. En revanche, les cellules EpH4 représentent un stade précoce de la différenciation épithéliale mammaire, qui est inhibée par même de faibles niveaux de RacV12.
Introduction
Dans les tissus normaux ou les tumeurs, les cellules ont de vastes possibilités d’adhérence à leurs voisins dans une organisation tridimensionnelle, et cela est imité dans la culture par la croissance cellulaire de haute densité. L’adhérence de cellule à cellule est négociée principalement par des récepteurs de cadhérine, qui définissent l’architecture cellulaire et tissulaire. Fait intéressant, il a été récemment démontré que les cadhérines jouent également un rôle puissant dans la transduction du signal, en particulier dans la signalisation de survie1. Paradoxalement, certains de ces signaux d’adhérence cellulaire à cellule émanant de cadhérines se sont récemment avérés partagés à la fois par la différenciation et la néoplasie2. Ici, nous décrivons des méthodes d’induction et d’évaluation de la différenciation dans deux types représentatifs de lignées épithéliales de sein de souris, HC11 et EpH4.
La lignée épithéliale du sein de souris HC11 peut fournir un modèle utile pour l’étude de la différenciation épithéliale des cellules. Les cellules HC11 sont une lignée cellulaire dérivée de COMMA-1D, provenant de la glande mammaire d’une souris Balb/c mi-enceinte3. Contrairement à d’autres clones dérivés de COMMA-1D, le clone HC11 n’a pas besoin d’ajouter exogènement la matrice extracellulaire ou la cocultivation avec d’autres types de cellules pour l’induction in vitro du gène endogène de la casémine par les hormones lactogéniques3. Cette lignée cellulaire a été largement utilisée dans les études de différenciation parce qu’elle a conservé des caractéristiques importantes de l’épithélium mammaire normal : les cellules HC11 peuvent reconstituer partiellement l’épithélium canalaire dans un coussinet de graisse mammaire dédouané4. En outre, ils peuvent se différencier dans une culture bidimensionnelle (2D) lorsqu’ils sont cultivés à la confluence attachée à une surface de plat Petri en plastique en présence d’un stéroïde comme Hydrocortisone ou Dexamethasone, en plus de insulin et Prolactin (HIP moyen) dépourvu de facteur de croissance épidermique (EGF), un inhibiteur de la différenciation5,6,7. Dans ces conditions, les cellules HC11 produisent des protéines de lait telles que la caséine et le WAP, qui sont détectables par le ballonnement occidental dans les 4 jours suivant l’induction. Dans le même temps, une partie des cellules HC11 forme des structures rudimentaires ressemblant à des glandes mammaires appelées « dômes » d’une manière stochastique. Les dômes sont visibles 4 à 5 jours après l’induction et augmentent graduellement en taille jusqu’au jour 10, concomitant avec une augmentation de la production de caséine8. Fait intéressant, les cellules HC11 possèdent mutant p539, et représentent donc un état prénéoplastique. Pour cette raison, le modèle HC11 est idéal pour étudier les réseaux de signalisation de différenciation en conjonction avec la néoplasie dans le même système cellulaire.
Les cellules EpH4, un dérivé des cellules IM-2, sont une lignée cellulaire nontumorigenic dérivée à l’origine de cellules épithéliales de glande mammaire de souris spontanément immortalisées isolées d’une souris Mi-enceinte de Balb/c10. Les cellules EpH4 forment des monocouches épithéliales continues dans la culture 2D, mais ne se différencient pas en structures glandulaires10,11. Cependant, après la croissance 3D dans un matériau composé d’un mélange de protéines de matrice extracellulaire produites par les cellules de sarcome de souris EHS12 (matrice EHS, matrice, ou Matrigel, voir Tableau des matériaux), en plus de la stimulation avec HIP, les cellules EpH4 peuvent récapituler les étapes initiales de la différenciation des glandes mammaires. Dans ces conditions, les cellules EpH4 forment des sphéroïdes (également appelés mammosphères) qui présentent une polarité apical-basale et un lumen creux, et sont capables de produire les protéines du lait- caséine et WAP, semblables aux cellules épithéliales mammaires. Contrairement aux cellules HC11, qui sont indifférenciées, et certains marqueurs mésenchymal express13, epH4 cellules présentent une morphologie purement lumineuse14. Les cellules EpH4 ont également été rapportées pour produire des protéines de lait dans la culture 2D par la stimulation avec la dexaméthasone, l’insuline, et la prolactine15. Cependant, cette approche empêche l’étude des effets réglementaires qui imitent le microenvironnement de glande mammaire dans la culture 3D.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les cellules HC11 sont idéalement adaptées à l’étude de la différenciation en conjonction avec la transformation néoplastique. Un avantage supplémentaire est que les cellules HC11 sont facilement infectables avec des vecteurs rétroviraux à base de Mo-MLV pour exprimer une variété de gènes. Dans nos mains, les cellules EpH4 étaient plus difficiles à infecter avec les mêmes vecteurs rétroviraux que le HC112.
Le contact de cellule à cellule et l’arrêt…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
La lignée cellulaire HC11 a été gentiment fournie par le Dr D. Medina (Houston, TX). Les auteurs sont reconnaissants au Dr Andrew Craig de l’Université Queen’s pour de nombreux réactifs et suggestions précieuses. Les cellules EpH4 étaient un cadeau du Dr C. Roskelley (UBC, Vancouver). Colleen Schick a fourni une excellente assistance technique pour les études de culture 3D.
L’aide financière du Conseil canadien de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG), des Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), de la Fondation canadienne du cancer du sein (CBCF, section de l’Ontario), de l’Alliance canadienne de recherche sur le cancer du sein , les Centres d’excellence de l’Ontario, le Breast Cancer Action Kingston (BCAK) et le fonds de legs Clare Nelson par le biais de subventions à LR sont reconnaissants. BE a reçu un soutien de subvention des IRSC, de la FCCS, de la BCAK et de la Société de recherche sur le cancer inc. PTG est appuyé par une chaire de recherche du Canada, la Fondation canadienne pour l’innovation, les IRSC, le CRSR et la Société canadienne du cancer. MN a reçu l’appui d’un programme de formation Terry Fox en recherche transdisciplinaire sur le cancer de l’INCC, d’un prix d’études supérieures (QGA) et d’un prix du doyen de l’Université Queen’s. MG a reçu des bourses postdoctorales du Programme du cancer du sein de l’armée américaine, du ministère de la Recherche et de l’Innovation de la province de l’Ontario et du Comité consultatif de recherche de l’Université Queen’s. VH a reçu l’appui d’une bourse de doctorat de la FCCS et d’une bourse postdoctorale du Programme de formation de la Fondation Terry Fox en recherche transdisciplinaire sur le cancer, en partenariat avec les IRSC. Hanad Adan a reçu un stage d’été du CRSN. BS a reçu un prix d’études supérieures de l’Université Queen’s.
Materials
| 30% Acrylamide/0.8% Bis Solution | Bio Rad | 1610154 | Western Blotting |
| Anti-Cyclin D1 antibody | rabbit, Santa Cruz | sc-717 | Western Blotting |
| Anti-p120 antibody | mouse, Santa Cruz | sc-373751 | Western Blotting |
| Anti-β actin antibody | mouse, Cell Signalling technology | 3700 | Western Blotting |
| Anti-β casein antibody | goat, Santa Cruz Biotechnology | sc-17971 | Western Blotting |
| Aprotinin | Bio Shop | APR600 | Lysis Buffer |
| Bicinchoninic Acid Solution | Sigma | B9643-1L-KC | Protein Determination |
| Bovine serum albumin | Bio Shop | ALB007.500 | Protein Determination |
| Clarity Western ECL Substrate | Bio Rad | 170-5061 | Western Blotting |
| Copper(II) sulphate | Sigma | C2284-25ML | Protein Determination |
| DAPI | Thermofisher Scientific | D1306 | Staining |
| Digitonin | Calbiochem, Cedarlane Laboratories Ltd | 14952-500 | Staining |
| EDTA | Bio Shop | EDT001.500 | |
| Epidermal Growth Factor | Sigma | E9644 | Medium for HC11 Cells |
| Fetal calf serum | PAA | A15-751 | Cell Culture Medium |
| Goat- Anti Rabbit-HRP | Santa Cruz | SC-2004 | Western Blotting |
| Hepatocyte Growth Factor recombinant | Gibco | PHG0321 | |
| Hepes | Sigma | 7365-45-9 | Cell Culture |
| Horse Anti-Mouse HRP | Cell Signalling Technology | 7076 | Western Blotting |
| Hydrocortisone | Sigma | H0888 | HIP Medium |
| insulin | Sigma | I6634 | HIP Medium |
| Laminar-flow hood | BioGard Hood | Cell Culture | |
| Leupeptin | Bio Shop | LEU001.10 | Lysis Buffer |
| Matrix (Engelbreth-Holm-Swarm matrix, Matrigel) | Corning | CACB 354230 | |
| Mouse Anti-Goat HRP | Santa Cruz | sc-8360 | Western Blotting |
| Mowiol 4-88 Reagent | Calbiochem, Cedarlane Laboratories Ltd | 475904-100GM | Staining |
| Multi-photon confocal microscope | Leica TCS SP2 | ||
| Na3VO4 | Bio Shop | SOV850 | Lysis Buffer |
| Na4P207 | Sigma | 125F-0262 | Lysis Buffer |
| NaCl | Bio Shop | SOD001.1 | Western Blotting |
| NaF | Fisher Scientific | 7681-49-4 | Lysis Buffer |
| Nikon digital Camera | Coolpix 995 | ||
| Nitrocellulose | Bio Rad | 1620112 | Western Blotting |
| NP-40 | Sigma | 9016-45-9 | |
| Paraformaldehyde | Fisher Scientific | 30525-89-4 | Staining |
| Phase Contrast Microscope | Olympus IX70 | Cell Culture | |
| Phenylmethylsuphonyl fluoride | Sigma | 329-98-6 | Lysis Buffer |
| pMX GFP Rac G12V | Addgene | 14567 | |
| Prolactin | Sigma | L6520 | HIP Medium |
| RPMI-1640 | Sigma | R8758 | Cell Culture Medium |
| Tissue Culture Dish 35 | Sarstedt | 83.3900. | Cell Culture |
| Tissue Culture Plate-24 well | Sarstedt | 83.1836.300 | Cell Culture |
| Transfer Apparatus | CBS Scientific Co | EBU-302 | Western Blotting |
| Tris Acetate | Bio Shop | TRA222.500 | Western Blotting |
| Trypsin | Sigma | 9002-07-7. | Cell Culture |
| Tween-20 | Bio Shop | TWN510.500 | Western Blotting |
| Veritical Gel Electrophoresis System | CBS Scientific Co | MGV-202-33 | Western Blotting |
References
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