Summary

in vitroで中皮クリアランスアッセイそのモデルの卵巣がんの転移の初期段階を

Published: February 17, 2012
doi:

Summary

ここで説明した中皮クリアランスアッセイは、蛍光標識細胞とタイムラプスビデオ顕微鏡可視化と定量的に卵巣癌多細胞スフェロイドと中皮細胞単層の相互作用を測定するために利用しています。このアッセイは、卵巣癌転移の初期段階をモデル化します。

Abstract

卵巣癌は、米国1の癌関連死の第五主要な原因である。治療への積極的な初期応答にもかかわらず、卵巣癌の女性の70〜90%が新たな転移を開発し、再発はしばしば2致命的である。それは、中間と後期段階の卵巣癌のためのより良い治療法を開発するために、二次転移が起こるかを理解するため、必要がある。悪性細胞が原発腫瘍部位から切り離し、腹腔内全体に普及させるときに卵巣がんの転移が発生します。播種細胞が腹腔3(図1、動画1)内の臓器に多クラスタ、または回転楕円体のいずれかのまま添付されていないか、またはインプラントを形成することができる。

腹腔内臓器のすべてが中皮細胞4-6(図2)のシングル、連続、層が並んでいます。しかし、中皮細胞は下から不在であるとして摘出したヒト腫瘍組織切片3,5-7(図2)の電子顕微鏡の研究によって明らかにされた腹膜腫瘍塊。これは中皮細胞が未知のプロセスによって、腫瘍塊の下から除外されていることを示唆している。

in vitro実験前の8中皮細胞に対するよりも原発性卵巣癌細胞は細胞外マトリックスへのより効率的に取り付けることが示され、さらに最近の研究では、原発性腹膜中皮細胞が実際に接着および浸潤に比べて卵巣癌細胞の接着および浸潤(に障壁を提供示した中皮細胞で覆われていない基板)9,10ます。これは中皮細胞は、卵巣癌の転移に対する障壁として作用することを示唆している。卵巣癌細胞は、この障壁を突破し、持っている皮を除外したことにより細胞および分子メカニズムは、最近まで不明であった。

ここでは、目を記述するin vitroアッセイのためのeの方法論をモデル生体内 (図3、映画2) 卵巣癌細胞のスフェロイドと中皮細胞との相互作用。我々のプロトコルは、中皮単層8月16日卵巣腫瘍細胞の相互作用を解析するための前述の方法から適応され、最初に卵巣腫瘍細胞はの排除を促進するためのミオシンとトラクション力のインテグリン依存性活性化を利用して表示するレポートに記載された腫瘍回転楕円体17の下から中皮細胞。このモデルは、相互作用の空間的および時間的な情報を提供し、リアルタイムで2つの細胞集団を監視するタイムラプス蛍光顕微鏡を利用しています。中皮細胞が緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現しながら卵巣癌細胞は、赤色蛍光タンパク質(RFP)を発現する。 RFP発現卵巣癌細胞のスフェロイドは、GFPを発現する中皮単層に接続します。スフェロイドの広がり、侵入し、脇に単分子層に穴を作成中皮細胞を強制します。この穴は、GFPイメージの負の領域(黒)として可視化される。穴の面積は、次に定量的に制御および卵巣癌および/または中皮細胞の実験的集団の間のクリアランス活性の違いを分析するために測定することができます。このアッセイは、卵巣癌細胞(条件ごとに回転楕円体X 20から30回転楕円体当たり100細胞)のごく少数を必要とするので、貴重な原発腫瘍の細胞サンプルを使用して、このアッセイを行うことが可能である。さらに、このアッセイは、簡単にハイスループットスクリーニングに適応することができます。

Protocol

1。卵巣癌細胞スフェロイドの形成 RFP発現卵巣癌細胞は10%の基本培地(199 MCDB105の50:50混合物、10%不活化ウシ胎児血清および1%ペン連鎖球菌を含むカスタム細胞培養培地)で培養されています。ラベルが付いていない卵巣癌細胞にRFPを表現するために、プラスミドを含むRFPで細胞をトランスフェクトし、RFPを発現する細胞に対して選択されます。また、ウイルスベクターを一過的に…

Discussion

ここで紹介する "中皮クリアランスAssayは、"偉大な空間的·時間的に詳細に、卵巣癌多細胞スフェロイドと中皮細胞単層の相互作用を監視するためのタイムラプス顕微鏡を使用しています。以前は、いくつかのグループ8-14卵巣癌細胞にアタッチし、中皮細胞単層に侵入することを示すためにエンドポイントアッセイを使用していた。このアッセイは、これら2つの細胞集団のダ?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

私たちは、ハーバード大学医学部ニコンイメージングセンターは、特にジェニファー·ウォーターズ、ララペトラークとウェンディサーモン、訓練のため、それらのタイムラプス顕微鏡の使用を感謝したいと思います。また、貴重な議論のためにローザNgとアヒム·Besserに感謝します。この作品は、NIHグラント5695837(M. Iwanickiまで)とJSBにGM064346によってサポートされていました、博士ミリアムとシェルドンG.アデルソン医学研究財団(JSBまで)からの助成金によって。

Materials

Reagent Company Catalog Number Comments
OVCA433 Ovarian Cancer Cells     Gift from Dr. Dennis Slamon
ZT Mesothelial Cells     Gift from Dr. Tan Ince
Medium 199 Gibco 19950  
MCDB105 Cell Applications Inc. 117-500  
FBS-heat inactivated Gibco 10082  
Pen-Strep Gibco 15070  
96 well plates Corning Costar 3799  
Polyhydroxyethylmethacrylate (poly-HEMA) Sigma Aldrich 192066-25G For poly-HEMA solution dissolve 6mg poly-HEMA powder in 1ml of 95% EtOH
EtOH Pharmco-aaper 111ACS200 Dilute to 95% in dH20
Cell culture hood Nuaire NU-425-300  
Tissue culture incubator Thermo Scientific 3110  
incubator for poly-HEMA plates Labline Instruments Imperial III 305  
Tabletop centrifuge Heraeus 75003429/01  
6 well glass-bottom dish MatTek corp. P06G-1.5-20-F  
Fibronectin Sigma F1141-1MG  
PBS Cellgro 21-040-CV  
Timelapse Microscope:      
Microscope Nikon   Ti-E Inverted Motorized Fluorescence time-lapse microscope with integrated Perfect Focus System
Lens Nikon   20X-0.75 numerical apeture
Halogen transilluminator Nikon   0.52 NA long working distance condenser
Excitation and emission filters Chroma single pass filters in Nikon housing   GFP Ex 480/40, Em 525/50 RFP-mCherry Ex 575/50 Em 640/50
Transmitted and Epifluoresce light path Sutter   Smart Shutters
Linear-encoded motorized stage Nikon    
Cooled charged-coupled device camera Hamamatsu ORCA-AG  
Microscope incubation chamber with temperature and CO2 control custom-built    
Vibration isolation table TMC  
NIS-Elements software Nikon   Version 3

Referências

  1. Jemal, A. . CA Cancer J. Clin. 59, 225-249 (2009).
  2. Ries, L. G., Melbert, D., Krapcho, M., Stinchcomb, D. G., Howlader, N., Horner, M. J., Mariotto, A., Miller, B. A. . SEER Cancer Statistics Review, 1975-2005. , (2007).
  3. Burleson, K. M. Ovarian carcinoma ascites spheroids adhere to extracellular matrix components and mesothelial cell monolayers. Gynecol. Oncol. 93, 170-181 (2004).
  4. Birbeck, M. S., Wheatley, D. N. An Electron Microscopic Study of the Invasion of Ascites Tumor Cells into the Abdominal Wall. Cancer Res. 25, 490-497 (1965).
  5. Witz, C. A., Monotoya-Rodriguez, I. A., Schenken, R. S. Whole explants of peritoneum and endometrium: a novel model of the early endometriosis lesion. Fertil. Steril. 71, 56-60 (1999).
  6. Zhang, X. Y. Characteristics and growth patterns of human peritoneal mesothelial cells: comparison between advanced epithelial ovarian cancer and non-ovarian cancer sources. J. Soc. Gynecol. Investig. 6, 333-340 (1999).
  7. Kenny, H. A., Nieman, K. M., Mitra, A. K., Lengyel, E. The First Line of Intra-abdominal Metastatic Attack: Breaching the Mesothelial Cell Layer. Cancer Discovery. 1, 100-102 (2011).
  8. Niedbala, M. J., Crickard, K., Bernacki, R. J. Interactions of human ovarian tumor cells with human mesothelial cells grown on extracellular matrix. An in vitro model system for studying tumor cell adhesion and invasion. Exp. Cell. Res. 160, 499-513 (1985).
  9. Kenny, H. A., Krausz, T., Yamada, S. D., Lengyel, E. Use of a novel 3D culture model to elucidate the role of mesothelial cells, fibroblasts and extra-cellular matrices on adhesion and invasion of ovarian cancer cells to the omentum. Int. J. Cancer. 121, 1463-1472 (2007).
  10. Ksiazek, K. Senescent peritoneal mesothelial cells promote ovarian cancer cell adhesion: the role of oxidative stress-induced fibronectin. Am. J. Pathol. 174, 1230-1240 (2009).
  11. Burleson, K. M., Boente, M. P., Pambuccian, S. E., Skubitz, A. P. Disaggregation and invasion of ovarian carcinoma ascites spheroids. J. Transl. Med. 4, 6-6 (2006).
  12. Heyman, L. Vitronectin and its receptors partly mediate adhesion of ovarian cancer cells to peritoneal mesothelium in vitro. Tumour. Biol. 29, 231-244 (2008).
  13. Heyman, L. Mesothelial vitronectin stimulates migration of ovarian cancer cells. Cell. Biol. Int. 34, 493-502 .
  14. Lessan, K., Aguiar, D. J., Oegema, T., Siebenson, L., Skubitz, A. P. CD44 and beta1 integrin mediate ovarian carcinoma cell adhesion to peritoneal mesothelial cells. Am. J. Pathol. 154, 1525-1537 (1999).
  15. Leroy-Dudal, J., Heyman, L., Gauduchon, P., Carreiras, F. Adhesion of human ovarian adenocarcinoma IGROV1 cells to endothelial cells is partly mediated by the alphav integrins-vitronectin adhesive system and induces an alteration of endothelial integrity. Cell. Biol. Int. 29, 482-488 (2005).
  16. Leroy-Dudal, J. Transmigration of human ovarian adenocarcinoma cells through endothelial extracellular matrix involves alphav integrins and the participation of MMP2. Int. J. Cancer. 114, 531-543 (2005).
  17. Iwanicki, M. Ovarian cancer spheroids use myosin-generated force to clear the mesothelium. Cancer Discovery. 1, 144-157 (2011).
  18. Folkman, J., Moscona, A. Role of cell shape in growth control. Nature. 273, 345-349 (1978).
  19. Gregoire, L., Munkarah, A., Rabah, R., Morris, R. T., Lancaster, W. D. Organotypic culture of human ovarian surface epithelial cells: a potential model for ovarian carcinogenesis. In Vitro Cell Dev. Biol. Anim. 34, 636-639 (1998).
  20. Roberts, P. C. Sequential molecular and cellular events during neoplastic progression: a mouse syngeneic ovarian cancer model. Neoplasia. 7, 944-956 (2005).
  21. Okada, T., Okuno, H., Mitsui, Y. A novel in vitro assay system for transendothelial tumor cell invasion: significance of E-selectin and alpha 3 integrin in the transendothelial invasion by HT1080 fibrosarcoma cells. Clin. Exp. Metastasis. 12, 305-314 (1994).
  22. Zervantonakis, I. K., Kothapalli, C. R., Chung, S., Sudo, R., Kamm, R. D. Microfluidic devices for studying heterotypic cell-cell interactions and tissue specimen cultures under controlled microenvironments. Biomicrofluidics. 5, 13406-1310 (2011).
  23. Brandt, B. 3D-extravasation model — selection of highly motile and metastatic cancer cells. Semin. Cancer Biol. 15, 387-395 (2005).
  24. Condeelis, J., Segall, J. E. Intravital imaging of cell movement in tumours. Nat. Rev. Cancer. 3, 921-930 (2003).
  25. Dai, J., Ting-Beall, H. P., Hochmuth, R. M., Sheetz, M. P., Titus, M. A. Myosin I contributes to the generation of resting cortical tension. Biophys. J. 77, 1168-1176 (1999).
  26. Laferriere, J., Houle, F., Taher, M. M., Valerie, K., Huot, J. Transendothelial migration of colon carcinoma cells requires expression of E-selectin by endothelial cells and activation of stress-activated protein kinase-2 (SAPK2/p38) in the tumor cells. J. Biol. Chem. 276, 33762-33772 (2001).
  27. Dong, C., Slattery, M. J., Rank, B. M., You, J. In vitro characterization and micromechanics of tumor cell chemotactic protrusion, locomotion, and extravasation. Ann. Biomed. Eng. 30, 344-355 (2002).
check_url/pt/3888?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Davidowitz, R. A., Iwanicki, M. P., Brugge, J. S. In vitro Mesothelial Clearance Assay that Models the Early Steps of Ovarian Cancer Metastasis. J. Vis. Exp. (60), e3888, doi:10.3791/3888 (2012).

View Video