השתנה<em> במבחנה</em> פלישת Assay כדי לקבוע את התפקיד הפוטנציאלי של הורמונים, ציטוקינים ו / או גורמי גדילה בפלישת תאי הסרטן המתווך
Summary
This video article describes a modified in vitro method to examine the role of hormones, cytokines and/or growth factors in driving cancer cell invasion.
Abstract
סרום דם משמש כchemoattractant כיוון שתאי הסרטן להגר ולפלוש, להקל intravasation לmicrovessels. עם זאת, המולקולות בפועל כיוון שבו התאים לנדוד להישאר חמקמקות. assay פלישה שונה זו פותח כדי לזהות מטרות שנוהגות נדידת תאים ופלישה. טכניקה זו משווה את מדד הפלישה תחת שלושה תנאים כדי לקבוע אם הורמון מסוים, גורם גדילה, או ציטוקינים משחק תפקיד בתיווך הפוטנציאל פולשני של תאים סרטניים. תנאים אלה כוללים אני) בסרום שור עוברי נורמלי (FBS), ii)-הפשיט פחם FBS (CS-FBS), אשר מסיר הורמונים, גורמי גדילה, וציטוקינים וiii) מולקולת CS-FBS + (מסומן "X"). שינוי משמעותי בפלישת תא עם CS-FBS בהשוואה לFBS, מצביע על מעורבותם של הורמונים, ציטוקינים או גורמי גדילה בתיווך השינוי. אז יכולות להיות הוסיפו בחזרה מולקולות בודדות לCS-FBS לassay יכולתם מחדשפסוק או להציל את הפנוטיפ הפלישה. יתר על כן, ניתן לשלב שתיים או יותר גורמים כדי להעריך את התוסף או תופעות סינרגיסטי של מולקולות רבות בנהיגה או עיכוב פלישה. בסך הכל, בשיטה זו מאפשרת לחוקר כדי לקבוע אם הורמונים, ציטוקינים, ואו גורמי גדילה / לשחק תפקיד בפלישת תא על ידי המשרת כchemoattractants או מעכבים של פלישה לסוג מסוים של תאי סרטן או מוטציה ספציפית. על ידי זיהוי chemoattractants ומעכבים ספציפיים, assay הפלישה שונה זה עשוי לעזור להבהיר מסלולי איתות המכוונים את פלישת תאי הסרטן.
Introduction
Assay פלישת רומן פותח במטרה לזהות את מעורבותם של הורמונים מסוימים, ציטוקינים ו / או גורמי גדילה כchemoattractants בפלישת תאי סרטן. היכולת של תאים סרטניים לפלוש דרך המטריצה תאית (ECM) היא סימן היכר של פנוטיפ גרורתי 1-3. תאי פלישה נעשו שימוש נרחב כמו במבחנה כלים ללמוד פלישת תאי סרטן והגירה ועשויים לספק ידע באשר למנגנוני in vivo פלישת גידול וגרור. התאים מורכבים מהתרבות מוסיף תא גלילי קיננו בתוך הבארות של צלחות תרבית תאים. התחתיות מוסיף הן קרומי פוליקרבונט או קלקר חדיר למחצה של גודל נקבובית מוגדר.
בassay הפלישה הסטנדרטי, תאים הם זורעים על הממברנה להכניס את עם תקשורת חופשית בסרום והניחו לתוך בארות תרבית תאים שמלאות בchemoattractants סרום או כמו סרום-ליםet עד כוח chemoattractive. תאי כונני הכוח הזה כדי לנוע בקרום חדיר למחצה (ההגירה) או לחלופין, באמצעות ציפוי של מטריצה תאית (פלישה), אז מה שיכול להיות מוכתמת באמצעות צבעים קונבנציונליים כדי לזהות ולכמת את מספר התאים. מספר התא אז מנורמל לפי העומק של הגירה ופלישה בשורת תאים לא פולשנית. שיטה זו מאפשרת לחוקר להעריך את הפוטנציאל פולשני של סוגי תאים שונים תחת מגוון רחב של תנאים, כוללים מניפולציות גנטיות.
הורמונים, ציטוקינים וגורמי גדילה הם רכיבים קריטיים של סרום ויותר ויותר במוצגים להיות קשורים לנהיגת פנוטיפ פולשני 4. עם זאת, הטבע, התפקיד, וספציפיות של מולקולות סרום chemoattractive אלה בתיווך פלישה עדיין להישאר חמקמקים. האתגר נשאר כדי לקבוע מה ספציפי גורמים בchemoattractants סרום או כמו סרום-הם אחראים לנהיגהפלישת סרטן תאים, כמו גם את מה שמולקולות עלולות לעכב את תהליך הפלישה. בדוח זה, אנו מתארים שיטה להעריך את המעורבות האפשרית של הורמונים, ציטוקינים ו / או גורמי צמיחה הנוכחיים בסרום, כמו מולקולות הנהיגה chemoattraction והפלישה של תאים סרטניים.
בהציע פרוטוקול שונה זו, הפשטת פחם משמשת כדי להסיר הורמונים, ציטוקינים וגורמי גדילה מסרום 2% שור עוברי (FBS) כדי ליצור FBS פחם 2% הפשיט (CS-FBS). שני 2% FBS ו -2% CS-FBS משמשים כסוכנים להקים כוח chemoattractive לנהוג פלישת תאי סרטן. באמצעות 2% CS-FBS כסוכן chemoattractive בהשוואה ל -2% FBS הרגיל מעניק מספר יתרונות הכוללים ראשון, ובולט ביותר, היכולת ללמוד את הפנוטיפ פלישת הסרטן בהעדר המופחת / היחסי של הורמונים, ציטוקינים וגורמי גדילה. הוא גם מאפשר לחוקר להעריך אם ההסרה הקולקטיבית של הורמונים, גורמי גדילה, וCYtokines גורם לעלייה או ירידה במדד פולשנית. Assay לאחר מכן נועד לקבוע אם התוספת של רכיב בודד, המיועד כ" X "יכולה לעכב, ירידה, עלייה, או לשחזר את המדד פולשנית לערכו המקורי (ראה איורים 2 ו -3). למרות שמתודולוגיה זו היא ספציפית להשגת הרמות הפיזיולוגיות של הרכיב שהוסר מהסרום במהלך הפשטת פחם, זה צריך להיות גם ציין כי הפשטת פחם יכולה להשפיע גם על מסלולי העברת אותות. לדוגמא, זה כבר דווח כי הפשטת פחם יכולה להפחית את פעילות phosphatase אלקליין של תאי osteoprogenitor ולגרום adipogenesis באמצעות הפחתה של מפעילי MAPK 5. תקשורת הפשיטה פחם היא זמינה באופן מסחרי, ומבוססות על הפרוטוקול שתוארה המשלב פחם עם dextran וטופחו עם O בסרום שור עוברי / N 6.
assay זו פותח בrespoNSE לתוצאה שדווחה על ידי צוקר et al. 7 המחברים הוכיחו כי פנוטיפ מוטנטי משפיע תקשורת צומת הפער הפגין עליית מדד הפלישה בעת העברה לתקשורת עם FBS 2% נורמלים. עלייה זו בוטלה עם ההחלפה של סרום-הפשיט פחם. מתוצאה זו, החוקרים הסיקו כי הגירה מושפעת זה מוטציה למולקולת lipophilic (לייתר דיוק, הורמון, גורם גדילה, או ציטוקינים) 7. זה ידוע היטב כי הורמונים, גורמי גדילה, וציטוקינים לתווך מסלולי איתות מעורבים בקידום גידול ופלישה 4. לפיכך, חשוב לחוקרים מדעיים כדי לקבוע מה גורם (ים) נוהג פלישת הגידול של תאי הסרטן המסוים שלהם או מוטציות תחת מחקר. Assay נועד לעסוק בתפקיד של רכיבים בודדים בריכוז הפיזיולוגי שלהם, כפי שנקבע על פי ההפרש בין הריכוז של הרכיב ו# 8220; X "בFBS הנורמלי וCS-FBS. באמצעות הפיתוח של assay זה, חוקרים יכולים להשיג תובנה רבה יותר על המסלול פולשנית הספציפי המסדירים את המערכת שלהם.
הורמונים, גורמי גדילה, וציטוקינים לעתים קרובות סווגו כמקדמי גידול 8. חלק מגורמים אלה כמו EGF משמש כמקורות ישירים לchemoattractants בתאי פלישה 9. לפיכך, סביר להניח כי אלה מייצגים את המרכיבים העיקריים של הסרום שפלישת גידול ישיר. פרוטוקול זה מציע פשוט, אך משמעותי, שינוי במבחנת assay הפלישה הקונבנציונלי המאפשר חוקר להעריך את מעורבותם של הורמונים, גורמי גדילה, וציטוקינים בתיווך הפוטנציאל פולשני של תאים סרטניים. עם זאת, assay נועד לספק החוקר עם תשובה באשר לשאלה האם ההליך יהיה יעיל למחקר שלהם בכל צעד בתחילת הניתוח, כדי שלא לנצל את הזמן וr יקריםesources אם כמיותר. שיטה זו משתמשת CS-FBS והוא מסתמך על שיקול דעתו החוקרים שכמולקולות להמשיך כמועמדים מובילים שפוטנציאל לתווך פלישת תאי הסרטן. התוצאות מניתוחים אלו צריכים להוכיח להיות שימושיים בזיהוי רכיבי שסרום לשמש chemoattractants או מעכבים עבור קו תא המסוים או מוטציה הנלמד. בנוסף, גישה זו עשויה לעזור לחוקר לזהות מסלולי איתות מפתח או קידום או עיכוב פלישת תאים סרטניים; כך מכוון את עיצוב סמים עתיד.
Protocol
Representative Results
Discussion
גרורות סרטנית היא תהליך רב שלבי. התאים חייבים לפרוץ את הקרום במרתף, intravasate לmicrovessels או מערכת הלימפה או הדם, שבו הם מועברים לאתרים מרוחקים. תאי הגידול אז extravasate וליישב לmacrometastasis 12. התקדמות דרך אפיתל מעבר mesenchymal (EMT), פלישת גידול, וגרורות שופרה על ידי הורמוני סטרואידי <…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors acknowledge funding sources from D’Youville College School of Pharmacy, Buffalo, NY.
Materials
| Item | Vendor | Catalog # | Comments/Description |
| BioCoat Control Inserts with 8.0µm PET Membrane (12 in each of two 24-Well Plates) |
Corning | 354578 | polyethylene teraphthalate (PET) membranes |
| Collagen I, rat tail | Corning | 354236 | Source = rat tail tendon, purity = 90% |
| Fixative; Diff-Quick | Thermo Fisher Scientific | NC9844047 | Methanol-based fixative, Hmatoxylin/Eosin |
| Fetal bovine Serum | Life Technologies | 16000 | Designated as FBS |
| Charcoal Stripped Fetal Bovine Serum | Life Technologies | 12676 | Designated as CS-FBS |
| Fetal bovine Serum | Thermo Scientific Hyclone | SH30070 | Designated as FBS |
| Charcoal Stripped Fetal Bovine Serum | Thermo Scientific Hyclone | SH30068 | Designated as CS-FBS |
References
- Weinberg, R. A. . The Biology of Cancer. , (2013).
- Hanahan, D., Weinberg, R. A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 144 (5), 646-674 (2011).
- Hanahan, D., Weinberg, R. A. The hallmarks of cancer. Cell. 100 (1), 57-70 (2000).
- Valastyan, S., Weinberg, R. A. Tumor metastasis: molecular insights and evolving paradigms. Cell. 147 (2), 275-292 (2011).
- Dang, Z. C., Lowik, G. M. Removal of serum factors by charcoal treatment promotes adipogenesis via a MAPK-dependent pathway. Mol Cell Biochem. 268 (1-2), 159-167 (2005).
- Yohay, D. A., Zhang, J., Thrailkill, K. M., Arthur, J. M., Quarles, L. D. Role of serum in the developmental expression of alkaline phosphatase in MC3T3-E1 osteoblasts. J Cell Physiol. 158 (3), 467-475 (1994).
- Zucker, S. N., Bancroft, T. A., Place, D. E., Des Soye, ., Bagati, B., Berezney, A., R, A dominant negative Cx43 mutant differentially affects tumorigenic and invasive properties in human metastatic melanoma cells. J Cell Physiol. 228 (4), 853-859 (2013).
- Fox, E. M., Andrade, J., Shupnik, M. A. Novel actions of estrogen to promote proliferation: integration of cytoplasmic and nuclear pathways. Steroids. 74 (7), 622-627 (2009).
- Meierjohann, S., et al. MMP13 mediates cell cycle progression in melanocytes and melanoma cells: in vitro studies of migration and proliferation. Molecular Cancer. 9, 201 (2010).
- Smalley, K. S., Haass, N. K., Brafford, P. A., Lioni, M., Flaherty, K. T., Herlyn, M. Multiple signaling pathways must be targeted to overcome drug resistance in cell lines derived from melanoma metastases. Mol Cancer Ther. 5 (5), 1136-1144 (2006).
- Both, N. J., Vermey, M., Dinjens, W. N. A comparative evaluation of various invasion assays testing colon carcinoma cell lines. Br J Cancer. 81 (6), 934-941 (1999).
- Fidler, I. J. The pathogenesis of cancer metastasis: the ‘seed and soil’ hypothesis revisited. Nat. Rev. Cancer. 3, 453-458 (2003).
- Huang, Y., et al. Epithelial to mesenchymal transition in human breast epithelial cells transformed by 17beta-estradiol. Cancer Res. 67 (23), 11147-11157 (2007).
- Huang, Y. H., et al. Thyroid hormone regulation of miR-21 enhances migration and invasion of hepatoma. Cancer Res. 73 (8), 2505-2517 (2013).
- Scheel, C., Weinberg, R. A. Cancer stem cells and epithelial-mesenchymal transition: concepts and molecular links. Semin. Cancer Biol. 22 (5-6), 396-403 (2012).
- Kojima, Y., et al. Autocrine TGF-beta and stromal cell-derived factor-1 (SDF-1) signaling drives the evolution of tumor-promoting mammary stromal myofibroblasts.Proc. Natl Acad Sci U S A. 107 (46), 20009-20014 (2010).
- Maehara, Y., et al. Role of transforming growth factor-β1 in invasion and metastasis in gastric carcinoma. J. Clin. Oncology. 17 (2), 607-614 (1999).
- Lu, Z., Jiang, G., Blume-Jensen, P., Hunter, T. Epidermal growth factor-induced tumor cell invasion and metastasis initiated by dephosphorylation and downregulation of focal adhesion kinase. Mol. Cell Biol. 21 (12), 4016-4031 (2001).
- Korkaya, H., Liu, S., Wicha, M. S. Breast Cancer stem cells, cytokine networks, and the tumor microenvironment. J. Clin. Invest. 121 (10), 3804-3809 (2011).
- Rosen, E. M. The interrogation of HGF-SF with other cytokines in tumor invasion and metastasis. EXS. 65, 301-310 (1993).
- Sanz-Moreno, V., et al. ROCK and JAK1 signaling cooperate to control actomyosin contractility in tumor cells and stroma. Cancer Cell. 20 (2), 229-245 (2011).
- Fleming, J. M., et al. Paracrine interactions between primary human human fibroblasts enhance murine mammary gland humanization in vivo. Breast Cancer Res. 14 (3), (2012).
- Sikora, M.J., V., M.E., M.D., J.M. Mechanisms of estrogen-independent breast cancer growth driven by low estrogen concentrations are unique versus complete estrogen deprivation.Breast Cancer Res Treat. 134 (3), 1027-1039 (2012).
