Utilizando diseño personalizado galvanotaxia Cámaras para Estudiar direccional migración de las células de la próstata

Summary

We present a method to apply a physiological electric field to migrating, immortalized prostate cells in a custom-made galvanotaxis chamber. Using this method, we demonstrate that 2 lines of non-tumorigenic prostate cells demonstrate different degrees of migration directionality in the field.

Abstract

El campo eléctrico fisiológica sirve funciones biológicas específicas, tales como la dirección de la migración celular en el desarrollo del embrión, consecuencia neuronal y la curación de la herida epitelial. La aplicación de un campo eléctrico de corriente directa a las células cultivadas in vitro induce la migración celular direccional, o galvanotaxia. El método galvanotaxia 2-dimensional se demuestra aquí se modifica con cámaras de poli por encargo (cloruro de vinilo) (PVC), superficie de vidrio, electrodos de platino y el uso de una etapa motorizada en la que se crean imágenes de las células. Las cámaras de PVC y electrodos de platino presentan baja citotoxicidad y son asequibles y re-usable. La superficie de vidrio y la platina del microscopio motorizado mejorar la calidad de las imágenes y permiten posibles modificaciones a la superficie de vidrio y tratamientos para las células. Filmamos la galvanotaxia de dos líneas de células no tumorigénicas SV40 inmortalizado próstata, PRN-1-1 y PNT2. Estas dos líneas celulares muestran velocidades de migración similares y ambos migran haciael cátodo, pero muestran un grado diferente de direccionalidad en galvanotaxia. Los resultados obtenidos a través de este protocolo sugerir que los PRN-1.1 y las líneas celulares PNT2 pueden tener diferentes características intrínsecas que gobiernan sus respuestas migratorias direccionales.

Introduction

Campos eléctricos endógenos se detectan en varios tejidos, como la piel ^{1, 32, 33} y el cerebro ^2. El campo eléctrico fisiológica sirve funciones biológicas específicas, incluyendo la dirección de desarrollo del embrión ^{3, 4,} guiando la consecuencia de los procesos neuronales ^{5, 6} y la promoción de cierre de la herida epitelial corneal y ^{1, 7.} In vitro, la aplicación de un campo eléctrico de corriente directa a las células cultivadas imita el campo eléctrico fisiológica e induce la migración celular direccional, o galvanotaxia. Galvanotaxis se ha estudiado en fibroblastos, queratinocitos ⁸ de pescado ^9, epitelial humano y queratinocitos corneales ^10-12, linfocitos ^13, neuroblastos ^2, y células progenitoras neuronales ^14. Cuando se expone al campo aplicado, la mayoría de las células estudiadas migran direccionalmente hacia el catódica polo (-). Sin embargo, varias células cancerosas, incluyendo altamente metastásicocélulas de cáncer de mama humano y la próstata humana línea celular de cáncer PC-3M, se mueven a la anódica polo (+) ^{15, 16.} Se proponen varios mecanismos para mediar galvanotaxia o para explicar la capacidad de las células para detectar el campo eléctrico, incluyendo la activación de los receptores de EGF ^12, el canal de sodio epitelial ^17, PI3K y PTEN ^18, y la liberación de iones de calcio ^{15, 19.} El mecanismo no es todavía plenamente comprendida y es posible que múltiples vías de señalización están implicadas en galvanotaxia.

El método galvanotaxia 2-dimensional se demuestra aquí es útil para caracterizar la migración direccional de adherente, células móviles, ya sea para controlar la migración de células individuales ^{10, 12, 17} o la migración de una hoja de células confluentes ^{18, 20.} Esta técnica se modifica desde Peng y Jaffe ²¹ y Nishimura et al. ¹⁰ con, cámaras de PVC claras a medida, con coversl extraíbleips permitiendo la recuperación de células fácil después galvanotaxia para el análisis secundario, como las imágenes de inmunofluorescencia. La superficie de vidrio de las cámaras galvanotaxia es compatible con óptica, que permite la grabación a alta magnificación y con células marcadas con fluorescencia. También permite que el diseño experimental con la modificación de la superficie de vidrio, tales como cambiar el revestimiento de la superficie o cargos. Los espaciadores hechos de No. 1 cubreobjetos se utilizan en las cámaras para minimizar el flujo de corriente a través de las células; por lo tanto el calentamiento por efecto Joule, que es proporcional al cuadrado del flujo de corriente, no sobrecalentar las células durante el experimento. Los puentes de conexión de agar evitar el contacto directo de los electrodos con las células y prevenir el cambio del pH del medio o la concentración de iones durante galvanotaxia.

Dos no tumorigénicas líneas celulares de próstata humano se examinaron por su respuesta galvanotaxia en este estudio. Los PRN-1-1 ²² y PNT2 ²³ son ambos SV40 inmortalizadas, dependientes de factor de crecimiento de líneas celulares que expresan los marcadores epiteliales citoqueratina 5, 8, 18 y 19 con baja o ninguna expresión de la específica de antígeno de la próstata (PSA). Ambas líneas celulares mantienen la morfología poligonal de las células epiteliales normales, pero anomalía cromosómica se observó en el cariotipo ^{22, 24.} Aunque PRN-1-1 y PNT2 comparten comportamientos similares en la mayoría de los experimentos, muestran diferencias en la formación de la estructura acinar y en galvanotaxia. En una matriz de 3-D, Matrigel, los PRN-1-1 células acinares formar estructuras huecas con lúmenes se asemejan a la tejido de la glándula próstata normal ^25. Sin embargo, las células PNT2 formar esferoides sólidos sin un lumen o epitelio polarizado ^26. Las células PRN-1-1 también demuestran una respuesta galvanotactic más alta que la PNT2 en el estudio actual. La correlación entre la formación de la estructura acinar y galvanotaxia en PRN-1-1 sugiere que las señales galvanotactic pueden jugar un papel en la organización de la prmovimientos de tejido de la glándula ostate en respuesta a campos eléctricos endógenos, y ofrece características adicionales para discriminar entre estas 2 líneas celulares.

Protocol

1. cultivar células de la próstata Cultura los PRN-1-1 y PNT2 próstata células en 100 mm cultura platos en medio RPMI 1640 suplementado con 10% de SFB y antibióticos Antimycotic a 37 ° C con 5% de CO 2. Actualizar el medio de cultivo cada día hasta que las células alcanzan 80% de confluencia para los experimentos galvanotaxia. 2. Composición galvanotaxia Cámaras Montaje de cámaras inferiores Limpie una cámara galvanotaxia plástico …

Representative Results

Dos líneas de células de la próstata (PRN-1-1 y PNT2) se investigaron con este método. Las células en ambas líneas migran a velocidades similares de 1,0 +/- 0,3 micras / min durante el transcurso de 2 horas (figura 5A). Sin embargo, la direccionalidad al campo eléctrico es 0,7 +/- 0,3-PRN para la línea 1-1, y 0,2 +/- 0,8 para la línea PNT2 (Figura 5B). Los resultados muestran una diferencia significativa en la galvanotaxia de estas dos líneas celulares (p <0,01, 100 célula…

Discussion

El análisis de la respuesta galvanotaxia de una célula ha sido un indicador funcional importante para muchos migratoria o crecimiento celular procesa ^{27, 28.} Aquí se utiliza una cámara de medida con la superficie de vidrio a la película dos líneas celulares de próstata. Estas líneas celulares demostraron diferentes grados de galvanotaxia, y especulan que la localización intracelular o la activación de las proteínas galvanotaxia-mediación pueden ser interferidas durante el proceso de generación de…

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Cells
pRNS-1-1 prostate cells			Lee et. al., (1994)
PNT2 prostate cells	Sigma-Aldrich	95012613-1VL	Berthon et al., (1995)
Medium and solutions
RPMI 1640 medium	Invitrogen	11875-093	warm up to 37°C before use
Fetal Bovine Serum – Premium	Atlanta Biologicals	S11150	10% in PBS, warm up to 37°C before use
Antibiotic-Antimycotic (100x)	Life Technologies	15240	add 5mL to 500mL medium
2-propanol	VWR	BDH1133-5GL
PBS	–	–	137mM NaCl, 2.7mM KCl, 4.3mM Na2HPO4 and 1.5mM KH2PO4 in 1000mL of H2O, pH to 7.4 and autoclaved, warm up to 37°C before use
0.25% Trypsin-EDTA	Invitrogen	25200-056	warm up to 37°C before use, treat cells for 3-5 min at 37°C
Galvanotaxis device
Galvanotaxis chambers	Precision Plastics Inc, CA		custom-designed (1/4" X 2" X 3.5"), non-toxic, clear PVC chambers
Galvanotaxis electrodes	UCD electric shop		platinum coiled electrodes with flexable cords
Galvanotaxis power box	Substrate Engineering, CA		custom-designed DC power output with voltmeter
Microscope Cover Glass, Large, 45X50mm-No. 1.5	Fisher	12-544-F
Microscope Cover Glass, small, 25X25mm, No. 1	ThermoScientific	3307
Diamond point marker	ThermoScientific	750
Marine grade silicon sealer, clear	3M	051135-08019
High vacuum grease	Dow Corning	2021846-0807
6mL syringe	Fisher Scientific	05-561-64
Nichiryo Syringe, 1.5mL	Nichiryo	SG-M
Cotton applicators	Purtian Medical Products	806-WC
Qtips	Johnson & Johnson	729389
Nalgene 180 PVC tubing	Nalgene	8000-9030	503/16 ID x 5/16 OD x 1/16 Wall
Bacto-Agar	Difco	0140-01	make 2% agar solution
Razor Blade	Personna	74-0001
Equipments and Software
Benchtop Centrifuge	Eppendorf	5810R	operated with an A-4-62 rotor
Cellometer Auto T4	Nexcelom	Auto T4
Cellometer counting chambers	Nexcelom	CHT4-SD100-002	load 20uL cell solutions to count
Culture Temp Warming plate	Bel-Art Scienceware	370150000	to keep the galvanotaxis chambers at 37°C
Eclipse TE-2000 microscope with motorized stage and environmental chamber	Nikon
Plan Fluor 10X/0.30 objective len	Nikon
Retiga EX CCD camera	Qimaging		Cooled CCD camara, mono-color, 12-bit
Compressed air with 5% CO2	Airgas		special order
Volocity 6.3	PerkinElmer		Image acquiring software
Improvision OpenLab 5.5.2	PerkinElmer		Cell tracking software and customized to measure migration angles
FileMaker Pro Advanced, 8.0	FileMaker
Microsoft Excel 2008 for Mac	Microsoft