कैम-डेलम परख कैंसर कोशिकाओं की मेटास्टैटिक क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए अपेक्षाकृत तेज, आसान, और सस्ता है। इस विधि का उपयोग मेटास्टेसिस गठन को विनियमित करने वाले आणविक तंत्र को उजागर करने और दवा की स्क्रीनिंग के लिए किया जा सकता है। मानव ट्यूमर के नमूनों का विश्लेषण करने के लिए एक अनुकूलित परख व्यक्तिगत कैंसर उपचार के लिए एक नैदानिक विधि हो सकती है।
कैंसर से संबंधित मौतों का प्रमुख कारण मेटास्टेसिस गठन है (यानी, जब कैंसर कोशिकाएं प्राथमिक ट्यूमर से दूर के अंगों में फैलती हैं और माध्यमिक ट्यूमर बनाती हैं)। Delamination, बेसल लामिना और तहखाने झिल्ली के क्षरण के रूप में परिभाषित, प्रारंभिक प्रक्रिया है कि transmigration और अन्य ऊतकों और अंगों के लिए कैंसर कोशिकाओं के प्रसार की सुविधा है. कैंसर कोशिकाओं की delamination क्षमता स्कोरिंग इन कोशिकाओं की मेटास्टैटिक क्षमता का संकेत होगा।
हमने एक मानकीकृत विधि विकसित की है, पूर्व ओवो सीएएम-डेलम परख, कल्पना करने और कैंसर कोशिकाओं की क्षमता को निर्धारित करने के लिए delaminate और आक्रमण करने के लिए, जिससे मेटास्टैटिक आक्रामकता का आकलन करने में सक्षम हो सकता है। संक्षेप में, सीएएम-डेलम विधि में भ्रूण के दिन 10 में चिक कोरियोएलेंटोइक झिल्ली (सीएएम) पर सिलिकॉन के छल्ले में कैंसर कोशिकाओं को सीडिंग करना शामिल है, इसके बाद घंटों से कुछ दिनों तक इनक्यूबेशन है। कैम-डेलम परख में चिक भ्रूण इनक्यूबेशन के दौरान एक आंतरिक ह्यूमिडिफाइड चैंबर का उपयोग शामिल है। इस उपन्यास दृष्टिकोण ने भ्रूण के अस्तित्व को 10% -50% से 80% -90% तक बढ़ा दिया, जिसने विभिन्न सीएएम assays में कम भ्रूण जीवित रहने की दर के साथ पिछली तकनीकी समस्याओं को हल किया।
अगला, संबंधित कैंसर सेल क्लस्टर के साथ सीएएम नमूनों को अलग- थलग, तय और जमे हुए थे। अंत में, क्रायोस्टेट-सेक्शन्ड नमूनों को इम्युनोहिस्टोकेमिस्ट्री का उपयोग करके तहखाने की झिल्ली क्षति और कैंसर सेल आक्रमण के लिए कल्पना और विश्लेषण किया गया था। ग्रीन फ्लोरोसेंट प्रोटीन (जीएफपी) को व्यक्त करने के लिए डिज़ाइन की गई विभिन्न ज्ञात मेटास्टैटिक और गैर-मेटास्टैटिक कैंसर सेल लाइनों का मूल्यांकन करके, सीएएम-डेलम मात्रात्मक परिणामों से पता चला है कि डीलैमिनेशन क्षमता पैटर्न मेटास्टैटिक आक्रामकता को दर्शाते हैं और इसे चार श्रेणियों में स्कोर किया जा सकता है। इस परख के भविष्य के उपयोग, मेटास्टैटिक आक्रामकता के एक संकेत के रूप में delamination क्षमता परिमाणित करने के अलावा, आणविक तंत्र है कि delamination, आक्रमण, माइक्रोमेटास्टेसिस के गठन को नियंत्रित, और ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट में परिवर्तन को उजागर करने के लिए है।
कैंसर रोगियों में मृत्यु दर का लगभग 90% कैंसर मेटास्टेसिस के परिणामों के कारण होता है, जो शरीर के अन्य हिस्सों में माध्यमिक ट्यूमर का गठन है जहां से कैंसर मूल रूप से उत्पन्न हुआथा। इसलिए, ट्यूमर मेटास्टेसिस के गठन को दबाने के लिए संभावित लक्ष्यों को खोजने के लिए मेटास्टैटिक से संबंधित तंत्र की पहचान करना महत्वपूर्ण है। इसके बाद, मॉडल प्रणालियों की आवश्यकता होती है जिसमें मेटास्टैटिक प्रक्रिया का मूल्यांकन किया जा सकता है।
मेटास्टेसिस के दौरान, कैंसर कोशिकाएं उपकला-से-मेसेनकाइमल संक्रमण (ईएमटी) से गुजरती हैं, एक सामान्य सेलुलर प्रक्रिया जिसमें उपकला कोशिकाएं अपने पालन और ध्रुवीयता गुणों को खो देती हैं और इसके बजाय एक आक्रामक मेसेनकाइमल चरित्र 2 प्राप्त करतीहैं। Delamination EMT प्रक्रिया का हिस्सा है और तहखाने झिल्ली में लैमिनिन की गिरावट शामिल है, जो कैंसर कोशिकाओं के लिए प्राथमिक ट्यूमर छोड़ने और अन्य ऊतकों पर आक्रमण करने के लिए एक शर्त है। मेटास्टेसिस गठन के दौरान अपरेगुलेटेड होने वाले प्रमुख कारकों में मैट्रिक्स मेटालोप्रोटीनेज (एमएमपी), एडम (एक डिस्इंटर्जिन और मेटलोप्रोटीनेज), एडमटीएस (थ्रोम्बोस्पॉन्डिन रूपांकनों के साथ एडम), और झिल्ली-प्रकार के एमएमपी (एमटी-एमएमपी) 3,4 शामिल हैं। ये कारक लैमिनिन जैसे अणुओं को नीचा दिखाते हैं, जो सेल माइग्रेशन और आक्रमण को सुविधाजनक बनाने के लिए सभी तहखाने झिल्ली में व्यक्त किया जाता है।
एक निषेचित चिक अंडे की कोरियोएल्लांटोइक झिल्ली (सीएएम) एक प्रकार की तहखाने की झिल्ली है। निषेचित चूजे के अंडे का उपयोग मेटास्टैटिक मॉडल के रूप में किया गया है, जिसमें कैंसर कोशिकाओं को एक्स्ट्राम्ब्रियोनिक सीएएम पर बीज दिया गया है और बाद में चूजे के भ्रूण में मेटास्टेसिस गठनदेखा गया है। इसके अलावा, विवो माउस मेटास्टैटिक मॉडल में अक्सर उपयोग किया जाता है, जिसमें कैंसर कोशिकाओं को चूहों में प्रत्यारोपित किया जाता है और विभिन्न अंगों में मेटास्टेसिस का विश्लेषण किया जाताहै। यह दृष्टिकोण समय लेने वाला, महंगा है, और जानवरों के लिए असुविधा पैदा कर सकता है। इसे संबोधित करने के लिए, हमने सीएएम-डेलम परख विकसित किया है, कैंसर कोशिकाओं की मेटास्टैटिक आक्रामकता का मूल्यांकन करने के लिए एक तेज और सस्ता मॉडल। इस मॉडल में, चिक सीएएम (जैसे, delamination क्षमता) को नीचा दिखाने के लिए कैंसर कोशिकाओं की क्षमता को मेसेनकाइम में संभावित कैंसर सेल आक्रमण के साथ जोड़ा जाता है और मेटास्टैटिक आक्रामकता के माप के रूप में उपयोग किया जाता है।
वर्तमान लेख, पिछले प्रकाशन7 के आधार पर, विस्तार से सीएएम-डेलम परख का वर्णन करता है, निषेचित लड़की अंडे से निपटने, कैंसर सेल संस्कृति और सीडिंग, विच्छेदन, और सीएएम नमूनों के विश्लेषण से, कैंसर कोशिकाओं की delamination क्षमता के स्कोरिंग के लिए चार श्रेणियों में: बरकरार, परिवर्तित, क्षतिग्रस्त, और आक्रमण। हम यह भी कैसे इस परख delamination प्रक्रिया को विनियमित आणविक तंत्र निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है के उदाहरण देते हैं.
यह पेपर कैंसर कोशिकाओं की मेटास्टैटिक आक्रामकता का मूल्यांकन करने के लिए सीएएम-डेलम परख का वर्णन करता है, जो कुछ दिनों के लिए घंटों की अवधि के भीतर मेसेनकाइम में बेसल लामिना मॉड्यूलेशन और संभावित सेल आक्रमण को स्कोर करके निर्धारित किया जाता है। विभिन्न सीएएम assays के लिए एक पिछली तकनीकी समस्या चूजे भ्रूण के कम अस्तित्व रहा है. इस मुद्दे को भ्रूण इनक्यूबेशन के दौरान एक आंतरिक ह्यूमिडिफाइड चैंबर के उपयोग को पेश करके हल किया गया था, जिसने भ्रूण के अस्तित्व को 10% -50% से 80% -90% 7 तक बढ़ा दिया था। एक आंतरिक humidified कक्ष का उपयोग, इसलिए, सामान्य रूप से सीएएम-assays में मूल्यवान हो सकता है, साथ ही साथ अन्य पूर्व ovo लड़की प्रयोगों में भी।
सीएएम पर 1 x 106 कैंसर कोशिकाओं को सीडिंग करने के बाद 14 घंटे, 1.5 दिन, 2.5 दिन, और 3.5 दिनों पर प्रस्तुत स्कोरिंग समय अंक छह अलग-अलग कैंसर सेल लाइनों का उपयोग करके कठोर विधि विकास पर आधारित हैं और कैंसर सेल लाइनों की सीमा को अलग करने के लिए पर्याप्त हैं। प्रत्येक समय बिंदु और प्रति सेल लाइन में तीन छल्ले के साथ चार अंडों का न्यूनतम उपयोग सुझाया गया है, और इसे कम से कम एक बार या प्रयोगात्मक डिजाइन और सांख्यिकीय आवश्यकताओं के अनुसार दोहराया जाना चाहिए। सीएएम-डेलम परख का एक लाभ कैंसर कोशिकाओं की आक्रामकता और मेटास्टेसिस गठन के लिए संभावित जोखिम का अनुमान लगाने के लिए कुछ दिनों के भीतर कैंसर कोशिकाओं की delamination क्षमता के बारे में जानकारीपूर्ण परिणाम प्राप्त कर रहा है। परिणामों के तेजी से वितरण को हमलावर कैंसर कोशिकाओं और बाद के माइक्रोट्यूमर / ट्यूमर कलियों और अंग मेटास्टेसिस के कारण बेसल लामिना के क्षरण की निगरानी करके सुविधाजनक बनाया जाता है। परंपरागत रूप से, सीएएम मॉडल का उपयोग अंग मेटास्टेसिस के गठन का विश्लेषण करने के लिए किया गया है, जिसे निर्धारित करने में लगभग 2 सप्ताह लगतेहैं। सात अलग-अलग कैंसर सेल लाइनों का उपयोग करके, हमने पहलेसत्यापित किया है कि delamination स्कोरिंग कैंसर कोशिकाओं की क्षमता से जुड़ा हुआ है कृंतक मॉडल 10,11,12,13,14 में मेटास्टेसिस बनाने के लिए, जो सीएएम-डेलम परख के पूर्वानुमानित मूल्य का समर्थन करता है। इसके अलावा, माउस मॉडल को एक और भी लंबे समय की आवश्यकता होती है, कई हफ्तों से महीनों तक, इससे पहले कि मेटास्टेसिस कीजांच की जा सके 15,16। संक्षेप में, इस विकसित CAM-Delam परख, स्कोरिंग delamination क्षमता पर ध्यान केंद्रित और लड़की भ्रूण में बाद में ट्यूमर गठन की जांच पर नहीं, इसलिए, मौजूदा चिकन कैम आक्रमण और माउस ट्यूमर मॉडल के लिए एक अच्छा पूरक है.
सीएएम-डेलम परख में एक सीमा बेसल लामिना के अस्पष्ट दृश्य हो सकता है अगर कैंसर कोशिकाएं स्वयं लैमिनिन व्यक्त करती हैं। यदि हां, तो बेसल लामिना को इंगित करने वाले अन्य मार्कर, जैसे कि ई-कैडरिन, का उपयोग किया जा सकताहै 7। अन्य सीएएम आक्रमण अध्ययनों ने कैम और पैन-साइटोकेराटिन और विमेंटिन की कल्पना करने के लिए टाइप IV कोलेजन का उपयोग किया है ताकि हमलावर कैंसर कोशिकाओं की पहचान की जा सके और माइक्रोट्यूमर / ट्यूमर कलियोंके गठन को 17,18 किया जा सके।
Delamination एक सामान्य सेलुलर प्रक्रिया है, दोनों विकास के दौरान और बाद में जीवन में, जो कोशिकाओं के लिए एक उपकला छोड़ने और अन्य ऊतकों में स्थानांतरित करने के लिए संभव बनाता है। विकास के दौरान delaminating कोशिकाओं के उदाहरण तंत्रिका शिखा और घ्राण अग्रणी न्यूरॉन्स19,20 हैं; बाद में जीवन में, घाव भरने delamination21 पर निर्भर है. कैंसर के दौरान, यह प्रक्रिया गलत कोशिकाओं में और / या गलत समय पर अनियमित होती है। इस प्रकार, सीएएम-डेलम विधि आणविक तंत्र को उजागर करने के लिए उपयोग की जा सकती है जो कि डेलैमिनेशन को विनियमित करती है, जो बुनियादी जैविक और रोग ज्ञान दोनों के लिए महत्वपूर्ण होगी। इस तरह के delamination अध्ययनों में सीएएम पर सीड किए गए कैंसर कोशिकाओं में रुचि के कारकों को जोड़ना या आनुवंशिक रूप से संशोधित कैंसर कोशिकाओं का अध्ययन करना शामिल होगा। यहां प्रस्तुत एक उदाहरण हाइपोक्सिया को प्रेरित करने के लिए गैर-मेटास्टैटिक सेल लाइन U251 काCoCl 2 pretreatment है, जो एक मेटास्टैटिक आक्रामक क्षमता के प्रेरण की ओर जाता है जिसे व्यापक स्पेक्ट्रम एमएमपी अवरोधक द्वारा दबाया जा सकता है। इस प्रकार, डीलेमिनेशन को नियंत्रित करने वाले प्रमुख अणुओं को खोजने से इस प्रक्रिया को दबाने के लिए अवरोधकों को डिजाइन करने की संभावना बढ़ जाती है। इसके संबंध में, सीएएम-डेलम प्रोटोकॉल के लिए एक और संभावित उपयोग डेलैमिनेशन और सेल आक्रमण के दमन के लिए दवा स्क्रीनिंग में है। इसके अलावा, क्लिनिक में, कैंसर की गंभीरता का मूल्यांकन निदान, योजना उपचार और देखभाल के लिए एक महत्वपूर्ण घटक है। वर्तमान में, टीएनएम स्टेजिंग सिस्टम (टी, ट्यूमर का आकार; एन, नोड-चाहे कैंसर लिम्फ नोड्स में फैल गया हो; एम, दूर के मेटास्टेसिस) का उपयोग कैंसर की गंभीरता का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है22। CAM-Delam परख कैंसर कोशिकाओं की आक्रामकता और मेटास्टेसिस गठन के लिए संभावित जोखिम का मूल्यांकन करने के लिए एक अभिनव दृष्टिकोण को परिभाषित करता है और टीएनएम स्टेजिंग सिस्टम के लिए एक उपयोगी पूरक हो सकता है। उल्लेखनीय यह है कि टीएनएम स्टेजिंग निश्चित ऊतक नमूनों के विश्लेषण पर आधारित है, जबकि एक संभावित नैदानिक सीएएम-डेलम दृष्टिकोण जमे हुए कोशिकाओं को पुनर्जीवित करने के लिए तकनीकों के साथ संयोजन में ताजा या ताजा जमे हुए ऊतककी जांच करेगा।
The authors have nothing to disclose.
हम प्रासंगिक कैंसर सेल लाइनों और एंटीबॉडी के साथ उनकी मदद के लिए Umeå University में निम्नलिखित शोधकर्ताओं को धन्यवाद देते हैं: एल कार्लसन (वॉन विलेब्रांड फैक्टर एंटीबॉडी), जे गिलथोर्पे (U251), और एम लैंडस्ट्रॉम (पीसी -3 यू)। हम HEK293-TLR-AAVS1 स्थिर सेल लाइन की पीढ़ी के लिए Gilthorpe प्रयोगशाला में Hauke Holthusen को भी धन्यवाद देते हैं। Gunhaga प्रयोगशाला में काम स्वीडिश कैंसर फाउंडेशन (18 0463), Umeå बायोटेक इनक्यूबेटर, Norrlands Cancerforskningsfond, स्वीडिश अनुसंधान परिषद (2017-01430), और Umeå विश्वविद्यालय में चिकित्सा संकाय द्वारा समर्थित था।
EQUIPMENT | |||
Centrifuge | Rotanta 480 R, Hettich zentrifugen | ||
Countess II FL Automated Cell Counter | Invitrogen | ||
Cryostat | HM 505 E, Microm | ||
Digital camera | Nikon DS-Ri1 | ||
Dissection Microscope | Leica M10 | For CAM-sample dissection and positioning in molds | |
Egg incubator | Fiem | Many other sources are available. Must be cleaned and sterilized with 70 % ethanol before each use | |
Epifluorescence microscope | Nikon Eclipse, E800 | Equiped with a digital camera, for scoring delamination and cell invasion. | |
Fine forceps | Many sources are available | Must be sterilized before use | |
Freezer -80 °C | Thermo Fisher Scientific | 8600 Series | Model 817CV |
Inverted microscope | Nikon Eclipse TS100 | For cell culture work | |
Scissors (small) | Many sources are available | Must be sterilized before use | |
MATERIALS | |||
anti-Laminin-111 | Sigma-Aldrich | L9393 | Primary anti-rabbit antibody (1:400) |
anti-rabbit Cy3 | Jackson Immuno Research | 111-165-003 | Secondary antibody (1:400) |
anti-von Willebrand Factor | DAKO | P0226 | Primary antibody (1:100) |
Cobalt(II) chloride |
Sigma-Aldrich | 232696-5G | CAUTION: moderate toxicity chemical. Handle with care only in fume hood. Follow manufacturers instructions |
DAPI | Sigma-Aldrich | D9542-10MG | 4',6-diamidino-2-phenylindole, dihydrochloride (1:400) |
Fertilized chicken eggs | Strömbäcks Ägg, Vännäs, Sweden | Any local egg supplyer | |
Fetal bovine serum | Life Technologies | 10500-064 | |
Fluorescence mounting medium | Allent Technologie | S302380-2 | Avoid bubble formation when mounting. Allow to dry at +4 °C |
Glass chambers for silicon rings | Many sources are available | We used 15 mL glass chambers. Around 20 silicon rings fit in one chamber. Avoid crowding, since the rings may stick together and aggravate work. | |
Glass coverslips | VWR International | 631-0165 | |
GM6001 MMP Inhibitor | Sigma-Aldrich | CC1010 | |
Microscope slides for immunohistochemistry | Fisher Scientific | 10149870 | |
NEG-50 frozen medium | Cellab | 6506 | |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 30525-89-4 | CAUTION: highly toxic. Handle with care only in fume hood, follow manufacturers instructions. Use all protective clothing. |
Peel-A-Way Embedding Molds |
Polysciences | 18985 | |
Penicillin–streptomycin | Gibco | 15070063 | |
Petri dishes | Sarstedt | 83.3903 | 15 cm in diameter for cell culture |
Plastic box | Esclain | ||
PureCol EZ Gel Collagen | Cellsystems | 5074-35ML | 5 mg/mL. Gelatinous material. Pipette very slowly and carefully to avoid cells being lost in the bubble formations. |
RPMI medium | Thermo Fisher Scientific | 21875034 | |
Silicon rings | VWR International | 228-1580 | Inner/outer diameter: 4/5 mm. Should be sterilized before use. Avoid repeated autoclaving of unused rings. |
Trypan blue | Fisher Scientific | T10282 | |
Trypsin | Life Technologi | 15400054 | 0.50% |
Weighing boats | VWR International | 611-0094 | |
SOLUTIONS | |||
Collagen-RPMI media mixture (1 mL) | Compelete RPMI Media 750 µL |
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PureCol EZ Gel Collagen 250 µL |
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Mix and use immediately | |||
Complete RPMI media (500 mL) | RPMI Media 445 mL |
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FBS 50 mL |
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Penicillin–streptomycin 5mL |
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Store at 4 °C | |||
PB (0.2 M; 1 000 mL) | Na2HPO4 (MW 141.76) 21.9 g |
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NaH2PO4 (MW 137.99) 6.4 g |
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add deionized water up to final volume of 1000ml | |||
Store in RT | |||
PFA (4 %) in 0.1 M PB (100 mL) | Deionized water 50 mL |
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0.2 M PB 50 mL |
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Paraformaldehyde (PFA) 4g |
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heat to 60 °C in water bath | |||
add 5 M NaOH 25 µL |
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Stir to dissolve the PFA powder | |||
Store at 4 °C | |||
TBST (1 000 mL) | 50mM Tris pH 7,4 50 mL |
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150mM NaCI 30 mL |
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0,1% Triton X-100 10 mL |
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H2O (MQ) 900 mL |
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Trypsin (0.05 %; 10 mL) | 1x PBS 9 mL |
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10x Trypsin (0.5 %) 1 mL |
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10 mL in total, Store at 4 °C |