癌細胞に対する浸潤突起と牽引力のアッセイのために、ポリアクリルアミドゲル
Summary
腫瘍微小環境中の機械的剛性が浸潤突起の活性を増加し、収縮性アクトミオシンによって悪性の挙動を駆動する重要な役割を果たしている。アクリルアミドゲル（PAAS）を使用して、浸潤突起と牽引力アッセイは、マトリックスの剛性に応じて、癌細胞の浸潤性および収縮特性を研究するために利用することができる。
Abstract
剛性の腫瘍組織が強く癌細胞の遊走および浸潤の調節に関与している。架橋された組織を通って浸潤性移行がタンパク質分解的に細胞外マトリックス（ECM）を分解する浸潤突起と呼ばれるアクチンリッチ突起によって促進される。浸潤突起活性剛性信号がアクトミオシン収縮性を介してこれらの細胞内構造を調節することができることを示唆しているECMの剛性および癌細胞の収縮力に依存することが示されている。癌細胞の浸潤性および収縮特性が異なる剛性のポリアクリルアミドゲル（PAAS）に基づいて、浸潤突起と牽引力アッセイを用いてインビトロで相関させることができる。癌細胞の浸潤性および収縮特性が異なる剛性のポリアクリルアミドゲル（PAAS）に基づいて、浸潤突起と牽引力アッセイを用いてインビトロで相関させることができる。つのアッセイ間のいくつかのバリエーションが存在するが、ここで提示プロトコルは、PaaSの目を作成するための方法を提供では、両方のアッセイで使用され、ユーザの特定の生物学的および技術的なニーズに容易に適応可能であることができる。
Introduction
腫瘍関連ECMの剛性がアクトミオシン収縮1-3を増加させることによって、悪性の挙動を駆動する重要な因子として同定されている。この効果は、主に乳癌細胞を用いて実証されているが、マトリックスの剛性は、腫瘍の剛性が癌の他のタイプにおいて役割を果たし得ることを示唆している癌4-8種々の由来する細胞の浸潤特性を変化させることが見出されている。侵襲的な移行時に架橋された組織に浸透するには、癌細胞が限局的にECM 9を分解するためにプロテイナーゼをローカライズ浸潤突起として知られているアクチンが豊富な接着剤の突起を利用する。浸潤突起は、侵襲性細胞の特徴であると考えられ、腫瘍細胞の浸潤および転移10,11に関与している。以前の研究は、マトリックスの剛性がミオシンIIの活性および機械受容タンパク質12を通って浸潤突起数を調節し、関連したECM分解4,12ができることを示している。与えられた腫瘍の密度と癌の悪性13,14の間の相関は、これらの結果は、癌細胞がアクトミオシン収縮を通じて浸潤及び転移を駆動するために硬質の腫瘍組織に応答することができるメカニズムを示唆している。
インビトロ ECMの剛性及びインビボ組織密度で癌細胞1,15-17の侵襲的挙動を調節することが示されている。アクトミオシン収縮性は、このプロセスにおいて重要であると思われるが、転移能力を増加するために相関または収縮力6,18-20を減少させるかどうかの現在の研究の競合。さらに、これらの力が直接浸潤突起の活動21を仲介するかどうかは不明のまま。我々は最近、癌細胞の収縮力は、マトリックスの剛性に依存していたと浸潤突起5によるECM分解を予測することを見出した。これらの結果は、細胞の力が浸潤突起交流を媒介することによって癌の進行に重要な役割を果たし得ることを示唆している腫瘍微小環境の機械的特性に応じて、電率。
癌細胞5の侵襲及び収縮特性を相関するために、我々は以前に剛性に依存浸潤突起活性4,12,22を調査するために使用された異なる剛性とのPaaSを作成するためのプロトコルを変更した。化学PAASを通してヒト血漿フィブロネクチンを架橋することにより、これらの修飾されたヒドロゲルは、細胞が両方の実験5と同じ剛性を経験したことを確認するために浸潤突起と牽引力アッセイの両方のための基礎として使用することができる。浸潤突起アッセイでは、フィブロネクチンは、マトリックス分解を検出するためのPaaSにオーバーレイされたECMをリンクするゼラチンのための天然の結合ドメインを提供しています。牽引力アッセイにおいて、フィブロネクチンは、細胞の牽引力を計算するために使用される微小球の変位を検出するための直接的な細胞接着のためのリガンドを提供する。我々はハード、ソフトと呼ばれるているもので、このメソッドの結果、ガラスボトムディッシュに結合し、正常および癌組織23について報告された機械的性質の範囲に及ぶ1023、7307、および22692 Paの5の弾性率、Eは、持っているし、剛性のPaaS。
Protocol
Representative Results
Discussion
我々は、浸潤性および収縮性細胞の挙動を相関浸潤突起と牽引力アッセイのための基礎として使用することができるPaaSの製造方法を提供する。 PaaSは、長い細胞に対する剛性の影響を見て、牽引力18,24,27を計算するために使用されてきたが、このプロトコルは、マトリックスに応じて、侵襲および収縮細胞の挙動を相関させるために同じ剛性を有するのPaaSに基づく並列アッセイを開?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、開示することは何もない。
Materials
| 3-Aminopropyltrimethoxysilane | Sigma-Aldrich | 281778 | |
| Acrylamide (40%) | Bio-Rad | 161-0140 | |
| Acrylic acid NHS ester | Sigma-Aldrich | A8060 | prepare fresh in fume hood 10 mg/ml in DMSO |
| Alexa Fluor 546 phalloidin | Life Technologies | A22283 | can also use rhodamine |
| Ammonium persulfate | Bio-Rad | 161-0700 | prepare fresh 10% solution in 1X PBS |
| Aqua Poly/Mount | Polysciences | 18606 | use six drops to fill microwells |
| BIS (2%) | Bio-Rad | 161-0142 | |
| Bovine serum albumin | RPI | A30075 | make 3% for blocking solution in 1X PBS and store in 4 °C |
| Coverslips (12 mm) | Fisher Scientific | 12-545-80 | |
| dialysis tubing | Sigma-Aldrich | D9777 | pre-equilibrate in borate buffer for 15-30 min |
| DMEM | Cellgro | 10-013-CV | use to make invadopodia medium |
| DMSO | Sigma-Aldrich | D8418 | use to make acrylic acid NHS ester solution |
| Epidermal growth factor | Life Technologies | PHG0311 | use to make invadopodia medium |
| Ethanol | PHARMCO-AAPER | E200 | dilute with ultrapure water to 70% |
| FBS | Thermo Scientific | SH30070.03 | use to make invadopodia medium |
| FITC | Sigma-Aldrich | F7250 | protect from light |
| Gelatin | Polysciences | 00639 | typically make 10 ml of 1%sucrose/1% gelatin solution in PBS and store at 4 °C (preheat PBS to dissolve gelatin easily) |
| Glass bottom dishes (35 mm coverslips) | MatTek | P35G-0-14-C | coverslips are uncoated |
| Glutaraldehyde (25%) | Polysciences | 01909 | dilute with 1X PBS to 0.5% |
| goat anti-mouse Alexa Fluor 633 antibody | Life Technologies | A21050 | |
| Human plasma fibronectin | Life Technologies | 33016-015 | add 5 ml of ultrapure water to make 1 mg/ml; aliquot in volumes based on use to avoid excessive freezing and thawing cycles |
| KH2PO4 | EMD Millipore | PX-1565-1 | use to make 10X PBS stock |
| mouse anti-cortactin 4F11 antibody | EMD Millipore | 05-180 | |
| Na2HPO4 | EMD Millipore | SX-0720-1 | use to make 10X PBS stock |
| NaCl | RPI | S23020 | use to make 10X PBS stock and borate buffer |
| NaOH (1 N) | Sigma-Aldrich | S2770 | dilute with ultrapure water to 0.1 N |
| Nu-Serum (low-protein serum) | BD Biosciences | 355500 | use to make invadopodia medium |
| Paraformaldehyde | Acros | 416785000 | typically make 10% stock in 1X PBS, prepare in fume hood, and add a few ml of strong NaOH to dissolve paraformaldehyde easily then bring back to pH 7.4 with strong HCl) |
| PBS (sterile) | Cellgro | 21-040-CV | use for cell culture |
| RPMI 1640 | Cellgro | 10-040-CV | use to make invadopodia medium |
| Sodium borohydride | Sigma-Aldrich | 452882 | prepare fresh in fume hood 1 mg/ml in 1X PBS |
| sodium metaborate tetrahydrate | Sigma-Aldrich | S0251 | use to make borate buffer |
| Sucrose | RPI | S24060 | typically make 10 ml of 1%sucrose/1% gelatin solution in PBS and store at 4 °C (preheat PBS to dissolve gelatin easily) |
| TEMED | Bio-Rad | 161-0800 | |
| Triton X-100 | Alfa Aesar | A16046 | make 10% stock in 1X PBS and use as is for cell removal in traction force assay or dilute with 1X PBS for staining |
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