Summary

Fokus Formation: En cellebaseret assay til bestemmelse af onkogent potentiale af et gen

Published: December 31, 2014
doi:

Summary

Focus Formation-analysen giver en enkel metode til at vurdere transformerende potentiale en kandidat onkogen.

Abstract

Malignant transformation of cells is typically associated with increased proliferation, loss of contact inhibition, acquisition of anchorage-independent growth potential, and the ability to form tumors in experimental animals1. In NIH 3T3 cells, the Ras signal transduction pathway is known to trigger many of these events, what is known as Ras transformation. The introduction of an overexpressed gene in NIH 3T3 cells may promote morphological transformation and loss of contact inhibition, which can help determine the oncogenic potential of that gene of interest. An assay that provides a straightforward method to assess one aspect of the transforming potential of an oncogene is the Focus Formation Assay (FFA)2. When NIH 3T3 cells divide normally in culture, they do so until they reach a confluent monolayer. However, in the presence of an overexpressed oncogene, these cells can begin to grow in dense, multilayered foci1 that can be visualized and quantified by crystal violet or Hema 3 staining. In this article we describe the FFA protocol with retroviral transduction of the gene of interest into NIH 3T3 cells, and how to quantify the number of foci through staining. Retroviral transduction offers a more efficient method of gene delivery than transfection, and the use of an ecotropic murine retrovirus provides a biosafety control when working with potential human oncogenes.

Introduction

Tumorceller kan skelnes fra deres normale modparter med en bred vifte af ændringer, fra mønstre af genekspression til Epigenomics til morfologiske og proliferative ændringer. Blandt sidstnævnte mindre afhængighed af serum, tab af kontakt (tæthed) hæmning, erhvervelse af forankringsuafhængig spredning og, i sidste ende, evnen til at danne tumorer ved injektion i dyr er nyttige, målbare indikatorer for malign transformation 3. Adskillige in vitro og in vivo assays er blevet udviklet til cellulær transformation. In vitro assays sigte på at identificere og måle ændringer i kultur morfologi (fokus dannelse assay), kultur dynamik (vækstrate, mætning tæthed) og vækstfaktor (vækst i reduceret serum) eller ankerplads (vækst i blød agar) krav. Den gyldne standard til bestemmelse af ondartet karakter af en celletype forbliver tumordannelse (xenografter) i forsøgsdyr. Men than koster og længden af in vivo studier ikke altid gøre dem berettiget som et første skridt validering eller screening af kandidat onkogener. Selv om ingen in vitro assay tilvejebringer en konkret vurdering af den onkogene potentiale af et gen, de giver indsigt i onkogent potentiale, der kan indsnævre fremtid in vivo-undersøgelser. En af de mest anvendte systemer til evaluering onkogent potentiale in vitro er i fokus Formation Assay 2. Denne tilgang er baseret på anvendelsen af ​​NIH 3T3 muse-fibroblast, en ikke-transformeret cellelinie, der viser stærk kontakt inhibering. Overekspression af et onkogen resulterer i tab af tæthed-afhængig vækst; transformerede celler kan derefter vokse i flere lag, der udgør "foci" let visualiseres på baggrund monolag af ikke-transformerede celler. Focus Formation Assay, derefter måler evnen af ​​en kandidat onkogen, at inducere malign transformation, som det fremgår af tab af kontakt Inhibition som en målelig fænotype. FFA er blevet anvendt til at evaluere transformation ved overekspression af proteinkinaser (f.eks Src 4, BRAF 5), transkriptionsfaktorer (fx N-myc 6), G-protein-koblede receptorer (f.eks P2RY8 7) og GTPaser (f.eks Ras 1), blandt andre. Den relative lethed af dette assay gør det til et godt valg, der vil give en hurtig og visuelt klart svar på, hvorvidt overekspression af genet er tilstrækkelig til at omdanne NIH 3T3 muse fibroblastceller in vitro.

Beskrevet i denne protokol FFA anvender Plat-E pakkecellelinie 8, som giver virale emballage proteiner, og den retrovirale vektor pBABEpuro 9 (Addgene plasmid 1764) til fremstilling af retrovirus. Efter transfektion med pBABEpuro konstruktion indeholdende genet af interesse, vil Plat-E cellelinje producerer ecotropisk retrovirus, der kan anvendes til at inficere NIH 3T3-celler. Thans viral metode til genlevering er mere effektiv end traditionelle kemiske transfektionsfremgangsmåder og det giver en måde at bæredygtigt udtrykke gen 10. Når inkorporeres i genomet af NIH 3T3-celler, er overekspression af genet af interesse drives af virale lange terminale gentagelser (LTR) promotoren 11. Denne konstante ekspression kan anvendes til at bestemme, hvorvidt genet af interesse har onkogen aktivitet, målt ved dannelsen af ​​foci, på NIH 3T3-celler.

Protocol

1. At gøre virale vektorer De kodende sekvenser for genet af interesse, såvel som de positive og negative kontroller, indsættes i pBABEpuro traditionelle klonings- metoder (PCR-amplifikation, restriktionsenzymfordøjelse og ligering). Der er fire restriktionssteder på vektoren, hvor DNA kan indsættes: BamHI, SnaBI, EcoRI og Sall. Forbered transfektion kvalitet plasmid-DNA fra kompetente celler ved anvendelse af QIAGEN plasmid midi kit. Mål-DNA-koncentration ved anv…

Representative Results

MXD3 er en basisk helix-loop-helix leucin-zipper (bHLHZ) transkriptionsfaktor, der er medlem af MYC / MAX / MAD netværk. Det er en atypisk medlem af MAD familien 13-15, og det er blevet rapporteret at være involveret i carcinogenese 16,17. Sammenlignet med pBABEpuro (negativ kontrol) og MYC (positiv kontrol), NIH 3T3 retter hvor MXD3 blev overudtrykt havde signifikant færre foci (figur 1A). Dataene i figur 1B blev indsamlet fra flere eksperimenter for at bestemm…

Discussion

Den FFA giver en hurtig og nem metode til at evaluere malign transformation in vitro. Det er muligt at foretage en screening af et relativt stort antal kandidatgener, og dens beskedne tekniske krav gør det omkostningseffektivt. Endvidere kan to eller flere gener co-udtrykt (undertiden benævnt "samarbejde" assay) at evaluere tumorigene potentiale kombination. Fordelene ved denne analyse påberåbe sig sin ligetil teknik, dens lette kvantificering og dens relativt korte turn-around tid. Det skal dog u…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev støttet af en bevilling fra NIH direktørs New Innovator Award Program (ED). AA blev delvist understøttet af bachelor priser fra National Cancer Institute og National Science Foundation.

Materials

pBABE-puro vector Addgene Plasmid 1764 cloning vector
Platinum-E Retroviral Packaging Cell Line, Ecotropic Cell Biolabs, Inc. RV-101 cell line for viral production
NIH 3T3 Cell Line murine Sigma-Aldrich 93061524 cell line for focus formation assay
10 mL BD Luer-Lok tip syringe BD Biosciences 309604 viral production reagent
0.45 μm Puradisc Syringe Filter Whatman 6750-2504 viral production reagent
Polyethylenimine (PEI) Polysciences, Inc. 23966-2 cell transfection reagent
Polybrene Infection / Transfection Reagent EMD Millipore TR-1003-G cell transfection reagent
Crystal Violet Fisher Scientific C581-25 cell stain reagent
Plasmid Plus Midi Kit QIAGEN 12945 plasmid purification
BD Falcon Tissue Culture Dishes BD Biosciences 353003 cell culture supplies
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) Gibco 11995-065 cell culture media
0.05% Trypsin-EDTA Gibco 25300-054 cell culture supplies
Opti-MEM I Reduced Serum Medium Gibco 31985-062 cell culture media
Fetal Bovine Serum (FBS) Gibco 16000-044 cell culture media

Referências

  1. Clark, G. J., Cox, A. D., Graham, S. M., Der, C. J. Biological assays for Ras transformation. Methods in enzymology. , 255-395 (1995).
  2. Celis, J. E. . Cell biology : a laboratory handbook. , 345-352 (2006).
  3. Raptis, L., Vultur, A. Neoplastic transformation assays. Methods in molecular biology. 165, 151-164 (2001).
  4. Johnson, P. J., Coussens, P. M., Danko, A. V., Shalloway, D. Overexpressed pp60c-src can induce focus formation without complete transformation of NIH 3T3 cells. Molecular and cellular biology. 5, 1073-1083 (1985).
  5. Bonner, T. I., Kerby, S. B., Sutrave, P., Gunnell, M. A., Mark, G., Rapp, U. R. Structure and biological activity of human homologs of the raf/mil oncogene. IMolecular and cellular biology. 5, 71400-71407 (1985).
  6. Yancopoulos, G. D., et al. N-myc can cooperate with ras to transform normal cells in culture. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 82, 5455-5459 (1985).
  7. Fujiwara, S., et al. Transforming activity of purinergic receptor P2Y, G protein coupled, 8 revealed by retroviral expression screening. Leukemia & lymphoma. 48, 978-986 (2007).
  8. Morita, S., Kojima, T., Kitamura, T. Plat-E: an efficient and stable system for transient packaging of retroviruses. Gene. 7, 1063-1066 (2000).
  9. Morgenstern, J. P., Land, H. Advanced mammalian gene transfer: high titre retroviral vectors with multiple drug selection markers and a complementary helper-free packaging cell line. Nucleic acids research. 18, 3587-3596 (1990).
  10. Kim, T. K., Eberwine, J. H. Mammalian cell transfection: the present and the future. Analytical and bioanalytical chemistry. 397, 3173-3178 (2010).
  11. Klaver, B., Berkhout, B. Comparison of 5′ and 3′ long terminal repeat promoter function in human immunodeficiency virus. Journal of virology. 68, 3830-3840 (1994).
  12. Fukumoto, Y., et al. Cost-effective gene transfection by DNA compaction at pH 4.0 using acidified, long shelf-life polyethylenimine. Cytotechnology. 62, 73-82 (2010).
  13. Fox, E. J., Wright, S. C. S-phase-specific expression of the Mad3 gene in proliferating and differentiating cells. The Biochemical journal. 359, 361-367 (2001).
  14. Yun, J. S., Rust, J. M., Ishimaru, T., Diaz, E. A novel role of the Mad family member Mad3 in cerebellar granule neuron precursor proliferation. Molecular and cellular biology. 27, 8178-8189 (2007).
  15. Gore, Y., Lantner, F., Hart, G., Shachar, I. Mad3 negatively regulates B cell differentiation in the spleen by inducing Id2 expression. Molecular biology of the cell. 21, 1864-1871 (2010).
  16. Barisone, G. A., Yun, J. S., Diaz, E. From cerebellar proliferation to tumorigenesis: new insights into the role of Mad3. Cell cycle. 7, 423-427 (2008).
  17. Barisone, G. A., et al. Role of MXD3 in proliferation of DAOY human medulloblastoma cells. PloS One. 7, e38508 (2012).
  18. Nair, S. K., Burley, S. K. X-ray structures of Myc-Max and Mad-Max recognizing DNA. Molecular bases of regulation by proto-oncogenic transcription factors. Cell. 112, 193-205 (2003).
check_url/pt/51742?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Alvarez, A., Barisone, G. A., Diaz, E. Focus Formation: A Cell-based Assay to Determine the Oncogenic Potential of a Gene. J. Vis. Exp. (94), e51742, doi:10.3791/51742 (2014).

View Video