Dual effecten van melanoom cel-afgeleide factoren op het beenmerg Adipocytes differentiatie
Summary
Hier presenteren we een betrouwbare en eenvoudige tweedimensionale (2D) coculture-systeem voor de studie van de interactie tussen tumorcellen en beenmerg adipocytes, die een dubbele effect van melanoom cel-afgeleide factoren op het beenmerg-adipocytes onthult differentiatie en vormt ook een klassieke methode voor de mechanistische studie van bot metastase.
Abstract
De Overspraak beenmerg adipocytes à tumorcellen kan spelen een cruciale rol in het proces van bot metastase. Een verscheidenheid van methoden zijn beschikbaar voor de studie van de significante Overspraak; een twee-dimensionale transwell systeem voor coculture blijft echter een klassiek, betrouwbaar, en gemakkelijke manier voor deze studie overspraak. Hier presenteren we een gedetailleerd protocol waarin de coculture van het beenmerg adipocytes en melanoom cellen. Echter zou zulk een coculture systeem niet alleen bijdragen tot de studie van cel signaal transductions van kankercellen geïnduceerd door het beenmerg adipocytes, maar ook naar de toekomst mechanistische studie van bot metastase, die nieuwe therapeutische streefcijfers voor bot kan onthullen metastase.
Introduction
Botmetastasen zijn wijdverspreid onder Geavanceerde kankerpatiënten, maar een curatieve behandeling is nog steeds niet beschikbaar. Verder gespecialiseerd in energie op te slaan als vet, kan adipocytes ondersteunen tumorgroei en uitzaaiing in het beenmerg en andere organen1,2,3,4,5,6 Bovendien spelen adipocytes een essentiële rol bij het reguleren van kanker cel biologie7,8,9,10 en metabolisme4,11,12 ,13,14,15,16, zo goed als in bot metastase1,4,12. In de niche van het beenmerg, adipocytes kan ook invloed hebben op de biologische werking van kanker cellen,4,,6,17. Het samenspel tussen het beenmerg adipocytes en kankercellen met osteotropism is belangrijk voor een goed begrip van bot metastase. Echter, er is weinig bekend.
Op basis van de huidige studies, worden verschillende methoden toegepast op adipocytes, met inbegrip van twee – of drie – dimensional (2/3D) en ex vivo culturen17,18,19,20,21. Herroon et al. ontworpen onlangs, een nieuwe aanpak van het 3D-cultuur te bestuderen van interacties van beenmerg adipocytes met kanker cellen22. Hoewel de 3D coculture is optimaal voor het nabootsen van fysiologische interacties tussen adipocytes en kanker cellen in vivo, het lijdt aan slechte reproduceerbaarheid22,23. In vergelijking met een 2D coculture-systeem kunnen een 3D coculture-systeem verschillende cellulaire fenotypen, zoals cel morfologie21,22,24,25,26. Bovendien, de ex vivo cultuur van geïsoleerde spongieuze weefsel fragmenten kan leiden tot een robuuste uitvloeisel van adipocytes van gekweekte beenmerg cellen17.
In tegenstelling tot deze eerdere modellen blijft de 2D cell cultuur model echter een klassieke, betrouwbare en gemakkelijke techniek voor snel scannen van kandidaat-moleculen en de fenotypes veranderd in adipocytes of kanker in vitro1cellen, 4,6,12,15,27. Om beter te begrijpen de Overspraak tussen beenmerg adipocytes en melanoom cellen, bieden wij een gedetailleerd protocol voor een 2D coculture-systeem van het beenmerg adipocytes met melanoom cellen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cocultures met inzetstukken hebben wijd gebruikt om te studeren van cel naar cel interacties. Het 2D coculture-systeem is een effectieve manier om te observeren hoe de twee delen Overspraak in vitro, waaraan we hier twee verschillende kanker cel-gedreven effecten op het beenmerg adipocytes toonden. Veel laboratoria hebben gebruikt deze methode om te onderzoeken de Overspraak tussen adipocytes en kanker cellen6,12,27<sup…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken Dov Zipori (het Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israël) vriendelijk voor het verstrekken van ons de lymfkliertest beenmerg stromale cel 14F1.1 lijn. Deze studie werd ondersteund door subsidies van de Chinese National Natural Science Foundation (Nos. 81771729) en het Yongchuan ziekenhuis van Chongqing medische universiteit (Nos. 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
- Wang, J., et al. Adipogenic niches for melanoma cell colonization and growth in bone marrow. Laboratory Investigation. 97 (6), 737-745 (2017).
- 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).
- Morris, E. V., Edwards, C. M. The role of bone marrow adipocytes in bone metastasis. Journal of Bone Oncology. 5 (3), 121-123 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Wang, Y. Y., et al. Mammary adipocytes stimulate breast cancer invasion through metabolic remodeling of tumor cells. JCI Insight. 2 (4), 87489 (2017).
- 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).
- Nieman, K. M., et al. Adipocytes promote ovarian cancer metastasis and provide energy for rapid tumor growth. Nature Medicine. 17 (11), 1498-1503 (2011).
- Herroon, M. K., et al. Bone marrow adipocytes promote tumor growth in bone via FABP4-dependent mechanisms. Oncotarget. 4 (11), 2108-2123 (2013).
- 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).
- 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).
- Liu, Z., et al. Mature adipocytes in bone marrow protect myeloma cells against chemotherapy through autophagy activation. Oncotarget. 6 (33), 34329-34341 (2015).
- 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).
- Templeton, Z. S., et al. Breast Cancer Cell Colonization of the Human Bone Marrow Adipose Tissue Niche. Neoplasia. 17 (12), 849-861 (2015).
- 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).
- Emont, M. P., et al. Using a 3D Culture System to Differentiate Visceral Adipocytes In Vitro. Endocrinology. 156 (12), 4761-4768 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Dirat, B., et al. Cancer-associated adipocytes exhibit an activated phenotype and contribute to breast cancer invasion. Cancer Research. 71 (7), 2455-2465 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Shafat, M. S., et al. Leukemic blasts program bone marrow adipocytes to generate a protumoral microenvironment. Blood. 129 (10), 1320-1332 (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- Aebi, M. Spinal metastasis in the elderly. European Spine Journal. 12, 202-213 (2003).
- 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).
- Bochet, L., et al. Cancer-associated adipocytes promotes breast tumor radioresistance. Biochemical and Biophysical Research Communications. 411 (1), 102-106 (2011).
- Hirano, T., et al. Enhancement of adipogenesis induction by conditioned media obtained from cancer cells. Cancer Letters. 268 (2), 286-294 (2008).
- 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).
