Summary

Un semplice Hanging goccia Cultura protocollo cellulare per la generazione di sferoidi 3D

Published: May 06, 2011
doi:

Summary

Descriviamo un metodo semplice, rapido di generare 3D tessuti come sferoidi e la loro potenziale applicazione di quantificare le differenze nelle interazioni cellula-cellula.

Abstract

Studi di cellula-cellula di coesione e adesione cellula-substrato sono storicamente stati effettuati su colture monostrato aderente a substrati rigidi. Cellule all'interno di un tessuto, però, sono in genere racchiusi all'interno di una massa di tessuto stipati in cui le cellule stabilire connessioni intime con molti quasi vicini di casa e con componenti della matrice extracellulare. Di conseguenza, l'ambiente chimico e le forze fisiche sperimentato da cellule all'interno di un tessuto 3D sono fondamentalmente diversi da quelli vissuti da cellule cresciute in coltura monostrato. Questo è stato dimostrato che l'impatto notevolmente la morfologia cellulare e di segnalazione. Diversi metodi sono stati studiati per generare colture di cellule 3D tra cui l'incapsulamento di cellule in gel di collagene 1 o in biomateriale impalcature 2. Tali metodi sono utili, ma non ricapitolare l'intimo diretto cellula-cellula architettura di adesione si trovano in tessuti normali. Piuttosto, più da vicino i sistemi di coltura approssimativi in ​​cui le cellule singole sono liberamente disperso all'interno di un reticolo 3D di prodotti ECM. Qui, descriviamo un semplice metodo in cui sono inserite cellule in sospensione cultura goccia e incubate in condizioni fisiologiche fino a formare veri sferoidi 3D in cui le cellule sono in contatto diretto con loro e con i componenti della matrice extracellulare. Il metodo non richiede attrezzature specializzate e può essere adattato per includere l'aggiunta di alcun agente biologico in quantità molto piccole che possono essere di interesse per chiarire gli effetti sulla cellula-cellula o cellula-ECM interazione. Il metodo può essere utilizzato anche per co-coltura due (o più) diverse popolazioni cellulari in modo da chiarire il ruolo di cellula-cellula o cellula-ECM interazioni nello specificare le relazioni spaziali tra le celle. Cellula-cellula e cellula-coesione ECM adesione sono i cardini di studi di sviluppo embrionale, tumore stromale interazione cellula maligna invasione, la guarigione delle ferite, e per applicazioni di ingegneria dei tessuti. Questo semplice metodo fornirà un mezzo per generare tessuti come aggregati cellulari per la misurazione di proprietà biomeccaniche o per l'analisi molecolari e biochimici in un modello fisiologicamente rilevanti.

Protocol

1. Preparazione di una sospensione singola cella Colture di cellule aderenti dovrebbe essere cresciuta al 90% di confluenza, monostrati dopo di che devono essere risciacquati due volte con PBS. Dopo aver svuotato bene, aggiungere 2 ml (per 100 piastre mm) del 0,05% tripsina-1 mM EDTA, e incubare a 37 ° C fino a staccare le cellule. Fermare tripsinizzazione aggiungendo 2 ml di terreno completo e delicatamente utilizzare un pipetta da 5 ml per triturare il composto fino a quando le cellule sono in sospensione….

Discussion

Gli studi hanno dimostrato che le cellule in coltura tridimensionale contesto (3D) produce distinte morfologia cellulare e di segnalazione rispetto ad un rigido bidimensionale (2D) sistema cultura 9. Per esempio, fibroblasti popolate gel collagene dimostrare che la morfologia dei fibroblasti in 3D è ben distinta da quella osservata in 2D 10,11. Allo stesso modo, la cultura 3D può indurre tessuto-specifica differenziazione delle cellule epiteliali mammarie. Sistemi di coltura 3D sono stati utilizz…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

L'autore desidera ringraziare il Dott. Dongxuan Jia per assistenza tecnica. Alcune delle immagini che appaiono in questo articolo sono stati, in collaborazione con il Dr. Malcolm S. Steinberg, Dipartimento di Biologia Molecolare, Università di Princeton. L'autore desidera anche ringraziare il Dipartimento della Difesa Programma di Ricerca sul Cancro alla prostata (borse di PC e PC-030482-991552) e il NCI / NIH (borsa R01CA118755) per il loro generoso sostegno.

Materials

  • automatic cell counter (BioRad TC10)
  • shaking water bath with CO2 gable cover Model 3540 (Lab-line)

References

  1. Cukierman, E., Pankov, R., Yamada, K. M. Cell interactions with three-dimensional matrices. Curr Opin Cell Biol. 14, 633-639 (2002).
  2. Nelson, C. M., Bissell, M. J. Of extracellular matrix, scaffolds, and signaling: tissue architecture regulates development, homeostasis, and cancer. Annu Rev Cell Dev Biol. 22, 287-309 (2006).
  3. Davis, G. S., Phillips, H. M., Steinberg, M. S. Germ-layer surface tensions and "tissue affinities" in Rana pipiens gastrulae: quantitative measurements. Dev Biol. 192, 630-644 (1997).
  4. Schotz, E. M. Quantitative differences in tissue surface tension influence zebrafish germ layer positioning. HFSP J. 2, 42-56 (2008).
  5. Jia, D., Dajusta, D., Foty, R. A. Tissue surface tensions guide in vitro self-assembly of rodent pancreatic islet cells. Dev Dyn. 236, 2039-2049 (2007).
  6. Foty, R. A., Steinberg, M. S. The differential adhesion hypothesis: a direct evaluation. Dev Biol. 278, 255-263 (2005).
  7. Li, D. Expression of the casein kinase 2 subunits in Chinese hamster ovary and 3T3 L1 cells provides information on the role of the enzyme in cell proliferation and the cell cycle. J Biol Chem. 274, 32988-32996 (1999).
  8. Foty, R. A., Pfleger, C. M., Forgacs, G., Steinberg, M. S. Surface tensions of embryonic tissues predict their mutual envelopment behavior. Development. 122, 1611-1620 (1996).
  9. Wendt, D., Riboldi, S. A., Cioffi, M., Martin, I. Potential and bottlenecks of bioreactors in 3D cell culture and tissue manufacturing. Adv Mater. 21, 3352-3367 (2009).
  10. Berry, D. P., Harding, K. G., Stanton, M. R., Jasani, B., Ehrlich, H. P. Human wound contraction: collagen organization, fibroblasts, and myofibroblasts. Plast Reconstr Surg. 102, 124-131 (1998).
  11. Grinnell, F. Fibroblast biology in three-dimensional collagen matrices. Trends Cell Biol. 13, 264-269 (2003).
  12. Wang, F. Reciprocal interactions between beta1-integrin and epidermal growth factor receptor in three-dimensional basement membrane breast cultures: a different perspective in epithelial biology. Proc Natl Acad Sci U S A. 95, 14821-14826 (1998).
  13. Weaver, V. M. Reversion of the malignant phenotype of human breast cells in three-dimensional culture and in vivo by integrin blocking antibodies. J Cell Biol. 137, 231-245 (1997).
  14. Boudreau, N., Werb, Z., Bissell, M. J. Suppression of apoptosis by basement membrane requires three- dimensional tissue organization and withdrawal from the cell cycle. Proc Natl Acad Sci U S A. 93, 3509-3513 (1996).
  15. Croix, B., Rak, J. W., Kapitain, S., Sheehan, C., Graham, C. H., Kerbel, R. S. Reversal by hyaluronidase of adhesion-dependent multicellular drug resistance in mammary carcinoma cells. J. Nat. Cancer Inst. 88, 1285-1296 (1996).
  16. Bissell, M. J. Tissue structure, nuclear organization, and gene expression in normal and malignant breast. Cancer Res. 59, 1757-1763 (1999).
  17. Marrero, B., Messina, J. L., Heller, R. Generation of a tumor spheroid in a microgravity environment as a 3D model of melanoma. In Vitro Cell Dev Biol Anim. 45, 523-534 (2009).
  18. Napolitano, A. P. Scaffold-free three-dimensional cell culture utilizing micromolded nonadhesive hydrogels. Biotechniques. 43, 494-496 (2007).
  19. Tibbitt, M. W., Anseth, K. S. Hydrogels as extracellular matrix mimics for 3D cell culture. Biotechnol Bioeng. 103, 655-663 (2009).
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Cite This Article
Foty, R. A Simple Hanging Drop Cell Culture Protocol for Generation of 3D Spheroids. J. Vis. Exp. (51), e2720, doi:10.3791/2720 (2011).

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