مرحلة الوقت الفاصل، خالية من التسمية، وكمية التصوير دراسة الخلايا السرطانية البشرية الساكنة والنشطة
Summary
تعمل خلية نائمة ونشط سرطان اتسمت استخدام تصوير المرحلة الكمية. خلية انتشار، والهجرة، ومورفولوجيا فحوصات متكاملة وتحليلها بأسلوب بسيط واحد.
Abstract
الحصول على النمط الظاهري الأوعية عنصر أساسي من الهروب من السكون الورم. على الرغم من أن قد وضعت الكلاسيكية في المختبر فحوصات (مثلاً، والانتشار، والهجرة، وغيرها) و في فيفو نماذج عديدة للتحقيق وتميز تعمل الخلية الأوعية وغير الأوعية، هذه الأساليب هي الوقت والعمل المكثف، وغالباً ما تتطلب الكواشف باهظة الثمن والصكوك، فضلا عن خبرة كبيرة. في دراسة أجريت مؤخرا، استخدمنا مرحلة كمية رواية التصوير تقنية (كبي) إجراء الأوصاف الوقت الفاصل بين وخالية من العلامات للأوعية وغير الأوعية خلايا كوس أوستيوساركوما البشرية. فريق معلمات الخلوية، بما في ذلك مورفولوجيا الخلايا وانتشارها، وحركية، تم قياسها كمياً وتحليلها باستخدام كبي. هذه الرواية والنهج الكمي يوفر الفرصة للدراسة بشكل مستمر وغير إينفاسيفيلي العمليات الخلوية ذات الصلة والسلوكيات، وخصائص الخلايا السرطانية وغيرها من أنواع الخلايا بطريقة بسيطة ومتكاملة. ويصف هذا التقرير لدينا بروتوكول تجريبية، بما في ذلك إعداد الخلية واقتناء قبي وتحليل البيانات.
Introduction
إحدى نقاط التفتيش أقرب في التنمية والتقدم من ورم صلبة هو اقتناء الأوعية النمط الظاهري، من السمات مميزة للسرطان. ويشمل هذا التقدم مجموعة متنوعة من العمليات الكيميائية الحيوية والجزيئية1،،من23. تحديا تقنيا في دراسة هذه الخطوة الرئيسية في تطور الورم هو عدم وجود أدوات كمياً بشكل مستمر وتميز وتفرق بين الأوعية والأوعية غير تعمل الخلايا السرطانية الحية بطريقة غير متحيزة. تتطلب فحوصات التقليدية المستخدمة للتحقيق في سلوك الخلوية لخلايا الأوعية والأوعية غير عادة الكواشف باهظة الثمن والصكوك، على سبيل المثال، الخلية الانتشار والهجرة فحوصات،،من45 6،،من78،9،10،11،12،،من1314 أو تكميلية في فيفو تقييمات4،5،،من68،15،16، فضلا عن التي تتطلب خبرة كبيرة ومكثفة استهلاك الوقت والعمل.
في الآونة الأخيرة، برز الكمية المرحلة التصوير (كبي) كأسلوب رواية التي تمكن من تقييم الوقت الفاصل بين وخالية من العلامات لمجموعة متنوعة من الخلية مورفولوجيا والسلوك معلمات17،،من1819، 20 , 21 , 22-خلافا للفحص المجهري الضوئي التقليدية، قبي يوضحها الاختلافات في مرحلة التحول بكسل بكسل بعد الضوء يمر من خلال كائن بصري، ويعيد بناء القرص مع سمك الضوئية المحولة ووحدة التخزين، مما مكن المباشرة تحليل الخلايا الحية والميزات التالية: التصوير (1) الكمية، (2) غير الغازية والوقت الفاصل بين التصوير والتصوير (3) خالية من التسمية وتصوير المعلمة متعددة (4) المتزامنة. هذه الميزات تجعل قبي أداة قوية لتقييم وفهم العمليات المرضية على المستوى الخلوي.
في دراسة أجريت مؤخرا، ونحن تستخدم قبي كمياً تميز وتفرق بين الأوعية خوس-أ وغير الأوعية خوس ن تعمل الخلايا البشرية أوستيوساركوما بطريقة منهجية والكمية، يجمع بين تحليلات مورفولوجيا الخلايا، الانتشار، وحركية23. استخدام برنامج تحليل الصور، فريق خلية المورفولوجية والسلوك قورنت معلمات كمياً بين الخلايا البشرية osteosarcoma الأوعية وغير الأوعية وحددت خمسة الفروق المميزة بين هذين تعمل. هذا النهج المبتكر يوفر منصة متكاملة والكمية لتقييم مجموعة متنوعة من الخصائص الخلوية البيولوجية ذات الصلة.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه الدراسة، يصف لنا في المختبر، غير الغازية، وخالية من تسمية أسلوب استخدام كبي كمياً تميز تعمل الأوعية والأوعية غير الخلايا البشرية osteosarcoma. قد تم تحليلها معلمات الخلوية متعددة في نفس الوقت بهذه الطريقة المتكاملة، والإنتاجية العالية، بما في ذلك منطقة الخلية، سمك الخلية، حجم الخل…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
امتنان يعترف الكتاب الدعم من مؤسسة أبحاث سرطان الثدي ومؤسسة البحوث الطبية المتقدمة.
Materials
| T75 flask | Corning, NY, USA | 353136 | |
| 6-well plates | Corning, NY, USA | 3506 | |
| Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | 11965092 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Atlanta Biologicals, GA, USA | S11550 | |
| Penicillin Streptomycin | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | 15140122 | |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | 10010023 | |
| Beckman Z1 Coulter counter | Beckman Coulter, IN, USA | Z1 | |
| HoloMonitor M4 | Phase Holographic Imaging Phi AB, Lund, Sweden | M4 | Microscope |
| Hololid | Phase Holographic Imaging Phi AB, Lund, Sweden | PHI 8020 | |
| HStudioM4 | Phase Holographic Imaging Phi AB, Lund, Sweden | HStudioM4 | Software |
References
- Folkman, J. Angiogenesis in cancer, vascular, rheumatoid and other disease. Nature Medicine. 1 (1), 27-31 (1995).
- Hanahan, D., Folkman, J. Patterns and emerging mechanisms of the angiogenic switch during tumorigenesis. Cell. 86 (3), 353-364 (1996).
- Harper, J., Moses, M. A. Molecular regulation of tumor angiogenesis: mechanisms and therapeutic implications. EXS. (96), 223-268 (2006).
- Naumov, G. N., et al. A model of human tumor dormancy: an angiogenic switch from the nonangiogenic phenotype. Journal of the National Cancer Institute. 98 (5), 316-325 (2006).
- Fang, J., et al. Matrix metalloproteinase-2 is required for the switch to the angiogenic phenotype in a tumor model. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (8), 3884-3889 (2000).
- Almog, N., et al. Transcriptional switch of dormant tumors to fast-growing angiogenic phenotype. Cancer Research. 69 (3), 836-844 (2009).
- Hu, J., et al. Gene expression signature for angiogenic and nonangiogenic non-small-cell lung cancer. Oncogene. 24 (7), 1212-1219 (2005).
- Harper, J., et al. Repression of vascular endothelial growth factor expression by the zinc finger transcription factor ZNF24. Cancer Research. 67 (18), 8736-8741 (2007).
- Jia, D., et al. Transcriptional repression of VEGF by ZNF24: mechanistic studies and vascular consequences in vivo. Blood. 121 (4), 707-715 (2013).
- Jia, D., Huang, L., Bischoff, J., Moses, M. A. The endogenous zinc finger transcription factor, ZNF24, modulates the angiogenic potential of human microvascular endothelial cells. FASEB journal: official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 29 (4), 1371-1382 (2015).
- Almog, N., et al. Prolonged dormancy of human liposarcoma is associated with impaired tumor angiogenesis. FASEB journal: official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 20 (7), 947-949 (2006).
- Almog, N., et al. Consensus micro RNAs governing the switch of dormant tumors to the fast-growing angiogenic phenotype. PloS One. 7 (8), e44001 (2012).
- Satchi-Fainaro, R., et al. Prospective identification of glioblastoma cells generating dormant tumors. PloS One. 7 (9), e44395 (2012).
- Almog, N., et al. Transcriptional changes induced by the tumor dormancy-associated microRNA-190. Transcription. 4 (4), 177-191 (2013).
- Gao, D., Nolan, D. J., Mellick, A. S., Bambino, K., McDonnell, K., Mittal, V. Endothelial progenitor cells control the angiogenic switch in mouse lung metastasis. Science. 319 (5860), 195-198 (2008).
- Folkman, J., Watson, K., Ingber, D., Hanahan, D. Induction of angiogenesis during the transition from hyperplasia to neoplasia. Nature. 339 (6219), 58-61 (1989).
- Popescu, G. . Quantitative phase imaging of cells and tissues. , (2011).
- Lee, K., et al. Quantitative Phase Imaging Techniques for the Study of Cell Pathophysiology: From Principles to Applications. Sensors. 13 (4), 4170-4191 (2013).
- Mir, M., Bhaduri, B., Wang, R., Zhu, R., Popescu, G. Quantitative Phase Imaging. Progress in Optics. 57, 133-217 (2012).
- Marrison, J., Räty, L., Marriott, P., O’Toole, P. Ptychography–a label free, high-contrast imaging technique for live cells using quantitative phase information. Scientific Reports. 3, 2369 (2013).
- Falck Miniotis, M., Mukwaya, A., Gjörloff Wingren, A. Digital holographic microscopy for non-invasive monitoring of cell cycle arrest in L929 cells. PloS One. 9 (9), e106546 (2014).
- Popescu, G., et al. Optical imaging of cell mass and growth dynamics. AJP: Cell Physiology. 295 (2), C538-C544 (2008).
- Guo, P., Huang, J., Moses, M. A. Characterization of dormant and active human cancer cells by quantitative phase imaging. Cytometry. Part A: The Journal of the International Society for Advancement of Cytometry. 91 (5), 424-432 (2017).
- Mir, M., Bergamaschi, A., Katzenellenbogen, B. S., Popescu, G. Highly sensitive quantitative imaging for monitoring single cancer cell growth kinetics and drug response. PloS One. 9 (2), e89000 (2014).
- Mir, M., Tangella, K., Popescu, G. Blood testing at the single cell level using quantitative phase and amplitude microscopy. Biomedical Optics Express. 2 (12), 3259-3266 (2011).
- Park, Y., et al. Measurement of red blood cell mechanics during morphological changes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (15), 6731-6736 (2010).
- Pham, H. V., Bhaduri, B., Tangella, K., Best-Popescu, C., Popescu, G. Real time blood testing using quantitative phase imaging. PloS One. 8 (2), e55676 (2013).
- Sridharan, S., Macias, V., Tangella, K., Kajdacsy-Balla, A., Popescu, G. Prediction of prostate cancer recurrence using quantitative phase imaging. Scientific Reports. 5, 9976 (2015).
- Park, H., et al. Measuring cell surface area and deformability of individual human red blood cells over blood storage using quantitative phase imaging. Scientific Reports. 6, 34257 (2016).
- Bishitz, Y., Gabai, H., Girshovitz, P., Shaked, N. T. Optical-mechanical signatures of cancer cells based on fluctuation profiles measured by interferometry. Journal of Biophotonics. 7 (8), 624-630 (2014).
