Summary

آثار العوامل المشتقة من خلايا سرطان الجلد المزدوج على التمايز Adipocytes نخاع العظام

Published: August 23, 2018
doi:

Summary

وهنا، يقدم نظام موثوق بها ومباشرة كوكولتوري (2D) ثنائي الأبعاد لدراسة التفاعل بين الخلايا السرطانية ونخاع العظم adipocytes، الذي يكشف عن تأثير مزدوج للعوامل المشتقة من خلايا سرطان الجلد في adipocytes نخاع العظام التمايز ويطرح أيضا أسلوب كلاسيكي للدراسة الميكانيكية لورم خبيث العظام.

Abstract

الحديث المتبادل بين adipocytes نخاع العظام والخلايا السرطانية قد تلعب دوراً حاسما في عملية الانبثاث العظام. تتوفر مجموعة متنوعة من أساليب للدراسة الحديث المتبادل كبيرة؛ ومع ذلك، تظل نظام ثنائي الأبعاد ترانسويل كوكولتوري الكلاسيكية، وموثوق بها، وطريقة سهلة لهذه الدراسة الحديث المتبادل. نقدم هنا، هو بروتوكول مفصل يبين كوكولتوري adipocytes نخاع العظم وخلايا سرطان الجلد. ومع ذلك، نظام كوكولتوري يمكن أن تسهم في دراسة ترانسدوكشنز إشارة الخلية من الخلايا السرطانية الناجمة عن adipocytes نخاع العظام، بل أيضا إلى المستقبل آليا إلى دراسة لورم خبيث العظام التي قد تكشف الأهداف العلاجية الجديدة للعظام ورم خبيث.

Introduction

الانبثاث العظام منتشرة بين مرضى السرطان المتقدمة، ولكن علاج لا يزال غير متوفر. Adipocytes وراء متخصص في تخزين الطاقة الدهون ويمكن أن تدعم نمو الورم والانبثاث في نخاع العظام وسائر أجهزة1،2،3،4،،من56. وعلاوة على ذلك، adipocytes تلعب دوراً أساسيا في تنظيم سرطان خلية علم الأحياء7،،من89،10 والايض4،11،12 ،13،14،،من1516، كما جيدا كما هو الحال في العظام الانبثاث1،،من412. في مكانة نخاع العظام، adipocytes يمكن أن يؤثر أيضا على السلوك البيولوجي لسرطان خلايا4،،من617. التفاعل بين adipocytes نخاع العظام والخلايا السرطانية مع أوستيوتروبيسم مهم لفهم خبيث العظام. ومع ذلك، يعرف الكثير.

استناداً إلى الدراسات الحالية، يتم تطبيق الأساليب المختلفة adipocytes، بما في ذلك ثنائي أو ثلاثي الأبعاد (2/3D) و السابقين فيفو الثقافات17،،من1819،،من2021. في الآونة الأخيرة، هيرون et al. تصميم نهج 3D-ثقافة جديدة لدراسة التفاعلات بين adipocytes النخاع العظمى مع خلايا السرطان22. على الرغم من أن كوكولتوري 3D الأمثل لمحاكاة الفسيولوجية التفاعلات بين adipocytes وسرطان الخلايا في الجسم الحي، فإنه يعاني من ضعف إمكانية تكرار نتائج22،23. بالمقارنة مع نظام كوكولتوري 2D، قد توفر نظام كوكولتوري 3D تعمل الخلوية المختلفة، مثل خلية مورفولوجيا21،22،24،،من2526. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي إلى نتيجة قوية ل adipocytes السابقين فيفو ثقافة الشظايا أنسجة العظام اسفنجي معزولة من خلايا نخاع العظام مثقف17.

خلافا لهذه النماذج السابقة، نموذج ثقافة الخلية 2D زال أسلوب الكلاسيكي وموثوق بها، وسهلة لمسح بسرعة جزيئات المرشح، وتعمل تغيير في adipocytes أو سرطان الخلايا في المختبر1، 4،،من612،15،27. لفهم أفضل الحديث المتبادل بين adipocytes نخاع العظم وخلايا سرطان الجلد، نحن نقدم بروتوكول مفصل لنظام كوكولتوري 2D adipocytes النخاع العظمى مع خلايا سرطان الجلد.

Protocol

ملاحظة: جميع الخلايا المستخدمة في هذا البروتوكول ينبغي نمت على الأقل ثلاثة أجيال بعد ذوبان الجليد من الخلايا الأرصدة المجمدة. 1-حصاد العوامل المشتقة من خلايا سرطان الجلد الأعمال التحضيرية الحصول على خلايا B16F10 وخط خلية سرطان الجلد ماوس.ملاحظة: لهذا ال?…

Representative Results

في نخاع العظام، يمكن أن تظهر adipocytes في ورم المكروية1،13،33،،من3435 في مرحلة مبكرة لدعم تطور الورم من خلال العوامل القابلة للذوبان أو تفعيل أوستيوكلاستوجينيسيس6،،</…

Discussion

كوكولتوريس مع إدراج قد استخدمت على نطاق واسع لدراسة التفاعلات خلية بخلية. 2D كوكولتوري النظام وسيلة فعالة لمراقبة كيف اثنين أجزاء الحديث المتبادل في المختبر، الذي نحن هنا أظهرت آثار يحركها خلية سرطان مختلفة اثنين على adipocytes نخاع العظام. وقد استخدمت العديد من مختبرات هذا الأسلوب للتحق?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

نشكر دوف زيبوري (معهد وايزمان للعلوم، رحوفوت، إسرائيل) يرجى تزويدنا الخلية stromal مورين نخاع العظام خط 14F1.1. كان يؤيد هذه الدراسة من المنح المقدمة من المؤسسة الوطنية الصينية للعلوم الطبيعية (رقم 81771729) وجامعة Yongchuan المستشفى من تشونغتشينغ الطبية (غ. YJQN201330؛ YJZQN201527).

Materials

DMEM Invitrogen Inc. 11965092
Fetal Bovine Serum Invitrogen Inc. 16000–044
Phosphate Buffered Saline Invitrogen Inc. 14190-144
Insulin Sigma-Aldrich 91077C
3-isobutyl-1-methyl-xanthine Sigma-Aldrich I5879
Dexamethasone Sigma-Aldrich D4902
Oil Red o Sigma-Aldrich O0625
24-well plate Corning CLS3527
Transwell insert Millipore MCHT24H48
Penicillin/Streptomycin Invitrogen 15140-122
isopropanol Sigma-Aldrich I9516
0.25% trypsin Thermo Scientific 25200056
hemocytometer Bio-Rad 1450016
Culture incubator Thermo Scientific
50ml falcon Corning CLS430828
Clean Bench Thermo Scientific
Microscopy Olympus
200 μL pipet tips BeyoGold FTIP620
1000 mL pipet tips BeyoGold FTIP628

References

  1. Wang, J., et al. Adipogenic niches for melanoma cell colonization and growth in bone marrow. Laboratory Investigation. 97 (6), 737-745 (2017).
  2. Trotter, T. N., et al. Adipocyte-Lineage Cells Support Growth and Dissemination of Multiple Myeloma in Bone. The American Journal of Pathology. 186 (11), 3054-3063 (2016).
  3. Morris, E. V., Edwards, C. M. The role of bone marrow adipocytes in bone metastasis. Journal of Bone Oncology. 5 (3), 121-123 (2016).
  4. Diedrich, J. D., et al. Bone marrow adipocytes promote the Warburg phenotype in metastatic prostate tumors via HIF-1alpha activation. Oncotarget. 7 (40), 64854-64877 (2016).
  5. Chkourko Gusky, H., Diedrich, J., MacDougald, O. A., Podgorski, I. Omentum and bone marrow: how adipocyte-rich organs create tumour microenvironments conducive for metastatic progression. Obesity Reviews. 17 (11), 1015-1029 (2016).
  6. Chen, G. L., et al. High fat diet increases melanoma cell growth in the bone marrow by inducing osteopontin and interleukin 6. Oncotarget. 7 (18), 26653-26669 (2016).
  7. Balaban, S., et al. Adipocyte lipolysis links obesity to breast cancer growth: adipocyte-derived fatty acids drive breast cancer cell proliferation and migration. Cancer & Metabolism. 5, 1 (2017).
  8. Huang, C. K., et al. Adipocytes promote malignant growth of breast tumours with monocarboxylate transporter 2 expression via beta-hydroxybutyrate. Nature Communications. 8, 14706 (2017).
  9. Wang, Y. Y., et al. Mammary adipocytes stimulate breast cancer invasion through metabolic remodeling of tumor cells. JCI Insight. 2 (4), 87489 (2017).
  10. Wang, C., Gao, C., Meng, K., Qiao, H., Wang, Y. Human adipocytes stimulate invasion of breast cancer MCF-7 cells by secreting IGFBP-2. PLoS One. 10 (3), 0119348 (2015).
  11. Nieman, K. M., et al. Adipocytes promote ovarian cancer metastasis and provide energy for rapid tumor growth. Nature Medicine. 17 (11), 1498-1503 (2011).
  12. Herroon, M. K., et al. Bone marrow adipocytes promote tumor growth in bone via FABP4-dependent mechanisms. Oncotarget. 4 (11), 2108-2123 (2013).
  13. Tabe, Y., et al. Bone Marrow Adipocytes Facilitate Fatty Acid Oxidation Activating AMPK and a Transcriptional Network Supporting Survival of Acute Monocytic Leukemia Cells. Cancer Research. 77 (6), 1453-1464 (2017).
  14. Wen, Y. A., et al. Adipocytes activate mitochondrial fatty acid oxidation and autophagy to promote tumor growth in colon cancer. Cell Death & Differentiation. 8 (2), 2593 (2017).
  15. Liu, Z., et al. Mature adipocytes in bone marrow protect myeloma cells against chemotherapy through autophagy activation. Oncotarget. 6 (33), 34329-34341 (2015).
  16. Ye, H., et al. Leukemic Stem Cells Evade Chemotherapy by Metabolic Adaptation to an Adipose Tissue Niche. Cell Stem Cell. 19 (1), 23-37 (2016).
  17. Templeton, Z. S., et al. Breast Cancer Cell Colonization of the Human Bone Marrow Adipose Tissue Niche. Neoplasia. 17 (12), 849-861 (2015).
  18. Daquinag, A. C., Souza, G. R., Kolonin, M. G. Adipose tissue engineering in three-dimensional levitation tissue culture system based on magnetic nanoparticles. Tissue Engineering Part C: Methods. 19 (5), 336-344 (2013).
  19. Emont, M. P., et al. Using a 3D Culture System to Differentiate Visceral Adipocytes In Vitro. Endocrinology. 156 (12), 4761-4768 (2015).
  20. Katt, M. E., Placone, A. L., Wong, A. D., Xu, Z. S., Searson, P. C. In Vitro Tumor Models: Advantages, Disadvantages, Variables, and Selecting the Right Platform. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 4, 12 (2016).
  21. Edmondson, R., Broglie, J. J., Adcock, A. F., Yang, L. Three-dimensional cell culture systems and their applications in drug discovery and cell-based biosensors. ASSAY and Drug Development Technologies. 12 (4), 207-218 (2014).
  22. Herroon, M. K., Diedrich, J. D., Podgorski, I. New 3D-Culture Approaches to Study Interactions of Bone Marrow Adipocytes with Metastatic Prostate Cancer Cells. Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 7, 84 (2016).
  23. Lee, J. M., et al. A three-dimensional microenvironment alters protein expression and chemosensitivity of epithelial ovarian cancer cells in vitro. Laboratory Investigation. 93 (5), 528-542 (2013).
  24. Imamura, Y., et al. Comparison of 2D- and 3D-culture models as drug-testing platforms in breast cancer. Oncology Reports. 33 (4), 1837-1843 (2015).
  25. Birgersdotter, A., Sandberg, R., Ernberg, I. Gene expression perturbation in vitro–a growing case for three-dimensional (3D) culture systems. Seminars in Cancer Biology. 15 (5), 405-412 (2005).
  26. Wang, W., et al. 3D spheroid culture system on micropatterned substrates for improved differentiation efficiency of multipotent mesenchymal stem cells. Biomaterials. 30 (14), 2705-2715 (2009).
  27. Dirat, B., et al. Cancer-associated adipocytes exhibit an activated phenotype and contribute to breast cancer invasion. Cancer Research. 71 (7), 2455-2465 (2011).
  28. Scott, M. A., Nguyen, V. T., Levi, B., James, A. W. Current methods of adipogenic differentiation of mesenchymal stem cells. Stem Cells and Development. 20 (10), 1793-1804 (2011).
  29. Zipori, D., Toledo, J., von der Mark, K. Phenotypic heterogeneity among stromal cell lines from mouse bone marrow disclosed in their extracellular matrix composition and interactions with normal and leukemic cells. Blood. 66 (2), 447-455 (1985).
  30. Maridas, D. E., Rendina-Ruedy, E., Le, P. T., Rosen, C. J. Isolation, Culture, and Differentiation of Bone Marrow Stromal Cells and Osteoclast Progenitors from Mice. Journal of Visualized Experiments. (131), e56750 (2018).
  31. Iguchi, T., Niino, N., Tamai, S., Sakurai, K., Mori, K. Absolute Quantification of Plasma MicroRNA Levels in Cynomolgus Monkeys, Using Quantitative Real-time Reverse Transcription PCR. Journal of Visualized Experiments. (132), e56850 (2018).
  32. Bozec, A., Hannemann, N. Mechanism of Regulation of Adipocyte Numbers in Adult Organisms Through Differentiation and Apoptosis Homeostasis. Journal of Visualized Experiments. (112), e53822 (2016).
  33. Shafat, M. S., et al. Leukemic blasts program bone marrow adipocytes to generate a protumoral microenvironment. Blood. 129 (10), 1320-1332 (2017).
  34. Gazi, E., et al. Direct evidence of lipid translocation between adipocytes and prostate cancer cells with imaging FTIR microspectroscopy. The Journal of Lipid Research. 48 (8), 1846-1856 (2007).
  35. Brown, M. D., et al. Influence of omega-6 PUFA arachidonic acid and bone marrow adipocytes on metastatic spread from prostate cancer. British Journal of Cancer. 102 (2), 403-413 (2010).
  36. Hardaway, A. L., Herroon, M. K., Rajagurubandara, E., Podgorski, I. Marrow adipocyte-derived CXCL1 and CXCL2 contribute to osteolysis in metastatic prostate cancer. Clinical & Experimental Metastasis. 32 (4), 353-368 (2015).
  37. Aebi, M. Spinal metastasis in the elderly. European Spine Journal. 12, 202-213 (2003).
  38. Wagner, M., Bjerkvig, R., Wiig, H., Dudley, A. C. Loss of adipocyte specification and necrosis augment tumor-associated inflammation. Adipocyte. 2 (3), 176-183 (2013).
  39. Bochet, L., et al. Cancer-associated adipocytes promotes breast tumor radioresistance. Biochemical and Biophysical Research Communications. 411 (1), 102-106 (2011).
  40. Hirano, T., et al. Enhancement of adipogenesis induction by conditioned media obtained from cancer cells. Cancer Letters. 268 (2), 286-294 (2008).
  41. Gordeev, A. A., Chetverina, H. V., Chetverin, A. B. Planar arrangement of eukaryotic cells in merged hydrogels combines the advantages of 3-D and 2-D cultures. Biotechniques. 52 (5), 325-331 (2012).
check_url/57329?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Wang, J., Wen, J., Chen, X., Chen, G. Dual Effects of Melanoma Cell-derived Factors on Bone Marrow Adipocytes Differentiation. J. Vis. Exp. (138), e57329, doi:10.3791/57329 (2018).

View Video