Summary

Modeling and Imaging 3-Dimensional Collective Zellinvasion

Published: December 07, 2011
doi:

Summary

Models of Tumorzellinvasion in dreidimensionale extrazelluläre Matrix besser widerspiegeln<em> In vivo</em> Situation als zweidimensionale Beweglichkeit Assays. Mit Matrix-Invasion Assays mit konfokale Bildgebung von Fluoreszenz-markierten Zellen, detaillierte Informationen über die Invasion Modi und die einzelnen Beiträge zu den führenden im Vergleich zu folgenden Zellen kombiniert erreicht werden kann.

Abstract

Ein charakteristisches Merkmal von Krebs Malignität Invasion und Metastasierung 1. In einigen Krebsarten (e. g. Gliom 2), lokale Invasion in das umgebende gesunde Gewebe ist die Ursache von Krankheit und Tod. Für andere Krebsarten (e. g. Brust, Lunge, etc.), Wird der Prozess der Metastasierung ist, in die Tumorzellen von einem Primärtumor Masse zu bewegen, zu kolonisieren distalen Seiten und letztendlich zum Organversagen beitragen, dass führt schließlich zu Morbidität und Sterblichkeit 3. Es wurde geschätzt, dass der Invasion und Metastasierung verantwortlich für 90% der Krebstodesfälle 4 sind. Als Ergebnis gab es reges Interesse bei der Identifizierung der molekularen Prozesse und kritische Protein Mediatoren der Invasion und Metastasierung für die Zwecke der Verbesserung von Diagnose und Behandlung 5 gewesen.

Eine Herausforderung für Krebsforscher ist Invasionsassays hinreichend ähneln den in-vivo-Situation zu entwickelngenaue Krankheit Modellierung 6 zu ermöglichen. Zweidimensionale Zellmotilität Assays sind nur informativ über einen Aspekt der Invasion und berücksichtigen nicht die extrazelluläre Matrix (ECM)-Protein Umbau, die auch ein kritisches Element zu nehmen. In jüngster Zeit hat die Forschung unser Verständnis von Tumorzellinvasion verfeinert und gezeigt, dass einzelne Zellen kann durch längliche oder runde Modi 7 zu bewegen. Darüber hinaus hat es eine größere Wertschätzung des Beitrags der kollektiven Invasion in die Zellen eindringen in Stränge, Platten und Clustern, insbesondere in hoch differenzierten Tumoren, die epithelialen Eigenschaften beizubehalten, um die Ausbreitung von Krebs 8 wurden.

Wir präsentieren eine raffinierte Methode 9 für die Prüfung der Beiträge der Kandidaten-Proteine, um kollektive Invasion 10. Insbesondere durch technische separate Pools von Zellen auf verschiedene fluoreszierende Proteine ​​exprimieren, ist es möglich, molekular sezieren die Aktivitäten und Proteins in führenden Zellen im Vergleich zu denen in folgenden Zellen erforderlich erforderlich. Die Verwendung von RNAi stellt die molekulare Werkzeug, um experimentell zu zerlegen die Prozesse in einzelne Zelle Invasion sowie in verschiedenen Positionen der kollektiven Invasion beteiligt. In diesem Verfahren, Mischungen von fluoreszenzmarkierten Zellen auf dem Boden eines Transwell einfügen zuvor mit Matrigel ECM-Protein gefüllt sind vernickelt, dann erlaubt, "nach oben" durch den Filter und in den Matrigel Invasion. Rekonstruktion der z-Serie Bildstapeln durch konfokale Bildgebung erhalten, in dreidimensionale Darstellungen ermöglicht Visualisierung von kollektiv eindringenden Stränge und Analyse der Darstellung von fluoreszenzmarkierten Zellen in führenden gegenüber folgenden Positionen.

Protocol

1. Retrovirale Markierung von Zellen mit fluoreszierenden Proteinen Platte retroviralen Verpackung Zellen (zB Phoenix) bei 0,25 x 10 6 Zellen pro Vertiefung einer 6-well Gericht in 10% fötalem Rinderserum (FBS) / DMEM. Transfektion von Zellen mit retroviralen DNA 48 Stunden später Zellen mit Effectene nach den Anweisungen des Herstellers. Spülen Sie die Taschen zweimal mit Medium 24 Stunden später, dann fügen Sie 1,5 ml 10% FBS / DMEM pro Loch. <…

Discussion

Matrigel Invasion Assays wurden traditionell mit Zellen auf eine Schicht aus extrazellulären Matrix-Proteins mit Lockstoff-induzierten Motilität in Richtung und durch einen Filter am unteren Rand platziert gesetzt. Invasivität wurde als Funktion der, wie viele Zellen könnte auf der Unterseite des Filters gezählt werden gewertet. Obwohl praktisch gibt es kaum einen Unterschied mit dem "inverse" Invasion Assay beschrieben, gibt es wesentlich mehr Informationen über den Prozess der Invasion, die durch die V…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Finanzierung dieser Forschung ist von Cancer Research UK.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number
DMEM (Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium) GIBCO 21969
Fetal Bovine Serum PAA A15-101
Penicillin Streptomycin GIBCO 15140
200 mM L-Glutamine (100x) GIBCO 25050-032
Puromycin Sigma-Aldrich P8833
0.05% Trypsin EDTA GIBCO 25300
Polybrene Sigma-Aldrich AL-118
Lipofectamine 2000 Reagent Invitrogen 11668019
6.5mm Transwells, 8.0 µm pore size Corning 3422
Complete Matrigel BD Biosciences 354234
Calcein AM Invitrogen C1430
RNase Qiagen 19101
Propidium Iodide Sigma-Aldrich P4864
Confocal microcope Leica SP2MP

Referências

  1. Olson, M. F., Sahai, E. The actin cytoskeleton in cancer cell motility. Clin. Exp. Metastasis. 26, 273-287 (2008).
  2. Hoelzinger, D. B., Demuth, T., Berens, M. E. Autocrine factors that sustain glioma invasion and paracrine biology in the brain microenvironment. J. Natl. Cancer. Inst. 99, 1583-1593 (2007).
  3. Chaffer, C. L., Weinberg, R. A. A perspective on cancer cell metastasis. Science. 331, 1559-1564 (2011).
  4. Hanahan, D., Weinberg, R. A. The Hallmarks of Cancer. Cell. 100, 57-70 (2000).
  5. Francia, G., Cruz-Munoz, W., Man, S., Xu, P., Kerbel, R. S. Mouse models of advanced spontaneous metastasis for experimental therapeutics. Nat. Rev. Cancer. 11, 135-141 (2011).
  6. Hooper, S., Marshall, J. F., Sahai, E. Tumor cell migration in three dimensions. Methods. Enzymol. 406, 625-643 (2006).
  7. Croft, D. R., Olson, M. F. Regulating the conversion between rounded and elongated modes of cancer cell movement. Cancer Cell. 14, 349-351 (2008).
  8. Wolf, K. Multi-step pericellular proteolysis controls the transition from individual to collective cancer cell invasion. Nat. Cell. Biol. 9, 893-904 (2007).
  9. Hennigan, R. F., Hawker, K. L., Ozanne, B. W. Fos-transformation activates genes associated with invasion. Oncogene. 9, 3591-3600 (1994).
  10. Scott, R. W. LIM kinases are required for invasive path generation by tumor and tumor-associated stromal cells. J. Cell. Biol. 191, 169-185 (2010).

Play Video

Citar este artigo
Scott, R. W., Crighton, D., Olson, M. F. Modeling and Imaging 3-Dimensional Collective Cell Invasion. J. Vis. Exp. (58), e3525, doi:10.3791/3525 (2011).

View Video