Un método directo se describe para la inducción de la transición epitelial a mesenquimal (EMT) en una variedad de tipos de células. Se incluyen métodos para el análisis de células en estados EMT por inmunocitoquímica.
Transición epitelial a mesenquimal (EMT) es esencial para la morfogénesis durante el desarrollo adecuado. Regulación deficiente de este proceso ha sido implicado como un acontecimiento clave en la fibrosis y la progresión de los carcinomas a un estado metastásico. La comprensión de los procesos que subyacen a la EMT es imprescindible para el diagnóstico precoz y el control clínico de estos estados de enfermedad. Inducción fiable de EMT in vitro es una herramienta útil para el descubrimiento de fármacos, así como para identificar comunes firmas de expresión genética con fines de diagnóstico. Aquí se demuestra un método directo para la inducción de EMT en una variedad de tipos de células. También se incluyen los métodos para el análisis de las células pre-y post-EMT de inducción por inmunocitoquímica. Además, se demuestra la eficacia de este método a través del análisis conjunto basado en anticuerpos y ensayos de migración / invasión.
Transición epitelial a mesenquimal (EMT) es el proceso por el cual una célula epitelial polarizada se somete a una variedad de cambios resultantes en una, de células mesenquimales similar a fibroblastos muy móviles. Este proceso se produce, en parte, a través de los cambios de expresión de genes y la degradación de uniones adherentes, lo que resulta en una mayor capacidad para migrar e invadir. Fisiológicamente, la EMT desempeña un papel importante durante el desarrollo embrionario y la curación de heridas. La pérdida de un control adecuado de la EMT puede conducir a la fibrosis y la metástasis de carcinomas de 1,2.
La reducción de la E-cadherina en la superficie de las células epiteliales es un paso crítico en la progresión de una célula a través de EMT 3,4. E-cadherina es una proteína transmembrana de paso único que interactúa directamente con las proteínas cadherina en células adyacentes. Además de su papel en la adhesión celular, E-cadherina influencias de señalización celular a través de interacciones entre la cola citoplasmática de un E-cadherinada variedad de proteínas reguladoras, en particular β-catenina. β-catenina desempeña un papel en la estabilización de las uniones adherentes. Durante la señalización canónica de Wnt, β-catenina se libera de E-cadherina y transloca al núcleo donde actúa como un factor de transcripción aguas abajo en la vía de Wnt 3,4,5. En el núcleo, β-catenina se ha demostrado que aumenta la transcripción de varios factores relacionados con el EMT-incluyendo Twist, Slug, fibronectina, y una variedad de metaloproteasas de la matriz 3,6.
Además de Wnt, la señalización de TGF-β se ha demostrado que desempeñan un papel importante en la inducción de EMT tanto durante el desarrollo normal y en estados de enfermedad 7,8,9. TGF-β está implicado en la EMT que se produce durante la formación del paladar y en el corazón en desarrollo 10. También se ha implicado en la fibrosis y en la progresión del cáncer a la metástasis 7.
El procedimiento descrito aquí PRovides inducción consistente de EMT en una variedad de tipos de células, sin la necesidad de la manipulación genética. Este procedimiento utiliza un cóctel de E-cadherina, DKK-1 anticuerpos bloqueantes y Wnt-5a y proteínas recombinantes TGF-β1 sFRP-1, y. Este cóctel está diseñado para bloquear E-cadherina basado en la adhesión al tiempo que mejora Wnt y la señalización de TGF-β. La capacidad para robusta inducción de EMT es crítica para la comprensión de la biología de este proceso y cómo manipular con fines terapéuticos. Marcadores comunes actuales de EMT, E-cadherina (downregulated en EMT) y vimentina (upregulated en EMT), se pueden encontrar co-expresada en cánceres y por lo tanto no proporcionan los mejores marcadores de diagnóstico de potenciales células metastásicas 12. Es importante destacar que el análisis de una variedad de tipos de células que han sido objeto de EMT es útil para desarrollar comunes firmas de expresión de genes que se pueden utilizar con fines de diagnóstico en el cáncer y la fibrosis 11. Además, estudios recientes han demostrado que EMT puede desempeñar un papel en la formación de las células madre de cáncer, lo que sugiere que las células que han sido objeto de EMT pueden ser útiles para el cribado de fármacos para identificar compuestos que pueden apuntar estas células 13.
Los métodos anteriores para la inducción de EMT han utilizado generalmente la estimulación de TGF-β o modificación genética. Aunque se ha demostrado que solo el TGF-β para inducir EMT en algunos tipos de células, ahora se ha demostrado que el TGF-β es necesario para EMT, pero no es suficiente en todos los tipos de células 6,14. Uso de modificación genética para la inducción de EMT es mucho tiempo y mano de obra intensiva. El método descrito aquí usa una combinación de factores que incluyen, E-cadherina anti-humano, sFRP-1 anti-humano, DKK-1 anti-humano, Wnt-5a humana recombinante, y TGF-β1 humano recombinante para inducir de forma fiable de EMT. Esta combinación de factores ha sido diseñado para bloquear la adhesión basada E-cadherina, un paso crítico para la EMT de inducción 4, y mejorar la señalización de Wnt mediante la adición de la proteína Wnt-5 bis, así como el uso de anticuerpos que bloquean a los inhibidores de Wnt, sFRP-1 y DKK -1. Wnt y la señalización de TGF-β se ha demostrado que actuar en un bucle autocrino para inducir y mantener la estadística de células mesenquimalese 6. Este método de inducción evita la manipulación genética y es más eficaz que el uso de TGF-β solo. Es importante destacar que somos capaces de observar la inducción de la EMT en tipos de células, incluidas las células MCF7 y PANC-1, que han sido previamente demostrado no responder exclusivamente a la estimulación del TGF-β (Figura 5) 14.
Las células tratadas con el espectáculo Suplemento EMT Inducir Medios morfología fusiforme menos compacto y una mayor (Figura 1). Además, hay una disminución en la superficie de la E-cadherina expresión concurrente con un aumento en la expresión de fibronectina, que son características de la EMT (Figuras 2 y 3). Marcadores adicionales mesenquimales tales como vimentina y caracol también están regulados por incremento en las células inducidas EMT como comparación con los controles no inducidas (Figura 4). El aumento de las capacidades de migración y la invasión son las principales características funcionales de las células mesenquimales. En in vitro </em> Ensayos de migración y la invasión, las células tratadas con el Suplemento EMT Inducir Medios demostraron un aumento significativo de la capacidad de migrar e invadir (Figura 6).
Este método simple para la inducción de EMT es útil para el estudio de la señalización de EMT como se demuestra usando los datos de expresión matriz de anticuerpos mostrados en la Figura 7. Diferentes tipos de células se pueden comparar de pre-y post-inducción de EMT para obtener firmas de expresión comunes asociados con la EMT, tales como el aumento de CREB fosforilado y ERK1 / 2 visto en tanto MCF7 y células inducida EMT-A549. S133 fosforilación de CREB estimula la unión de ADN y se ha demostrado que actúa aguas abajo de TGF-β1 inducida EMT-15. ERK1 / 2 fosforilación también se ha demostrado que actúa aguas abajo de TGF-β1 inducida EMT-16. Las diferencias en las vías de señalización entre los tipos de células también pueden ser aclarados como se ha visto con el aumento de la fosforilación de GSK-3β en las células A549 frente a p70S6K fosforilación en células MCF7. La fosforilación de GSK-3β en la serina 9 que disminuye la función, y GSK-3β se ha demostrado que inhiben el factor de transcripción pro-EMT, caracol 17. En contraste, p70S6K induce la actividad de caracol y su fosforilación está asociada con la activación de esta proteína 18.
En general, la inducción sencillo y fiable de la EMT, particularmente en las células mostrados anteriormente no responder únicamente a TGF-β, es útil para la comprensión de la biología de la EMT, la identificación de firmas de expresión comunes para su uso como marcadores de pronóstico, y el desarrollo y la evaluación de nuevas terapias para el cáncer y enfermedad fibrótica.
The authors have nothing to disclose.
Los autores desean agradecer a Julia Hatler y Martin Ramsden (R & D Systems) útil para el debate y la revisión del manuscrito.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
Epithelial cells of interest | We have tested: A431, A549, HT29, T98G, MCF10A, MCF7, and PANC1 | ||
EMT Inducing Media Supplement | R & D Systems | CCM017 | |
Recombinant Human TGF-β1 | R & D Systems | 240-B | Used at 10ng/ml |
Anti-E-Cadherin NL557 conjugated antibody | R & D Systems | NL648R | Used at a 1:10 dilution for immunocytochemistry |
Anti-E-Cadherin | R & D Systems | MAB1838 | Used at 0.1 μg/ml for western blotting |
Anti-Fibronectin | R & D Systems | MAB1918 | Used at 10 μg/ml for immunocytochemistry; Used at 0.5 μg/ml for western blotting |
Anti-GAPDH | R & D Systems | AF5718 | Used at 0.2 μg/ml for western blotting |
Goat Anti-Mouse NL493 Secondary Antibody | R & D Systems | NL009 | Used at a 1:200 dilution for immunocytochemistry |
Donkey Anti-Goat HRP Secondary Antibody | R & D Systems | HAF109 | Used at 1:2000 for western blotting |
Goat Anti-Mouse HRP Secondary Antibody | R & D Systems | HAF007 | Used at 1:2000 for western blotting |
EMT 3-Color Immunocytochemistry Kit | R & D Systems | SC026 | Used according to the manufacturer’s instructions. This kit contains directly conjugated antibodies against E-cadherin, Vimentin, and Snail. |
96 Well BME Cell Invasion Assay | R & D Systems | 3455-096-K | This kit was used according to the manufacturer’s recommendations. |
Proteome Profiler Human Phospho-MAPK Array Kit | R & D Systems | ARY002B | This kit was used according to the manufacturer’s recommendations19. |
Mounting Media | R & D Systems | CTS011 | |
0.4% Trypan Blue Solution | Life Technologies | 15350-061 | |
1X Phosphate Buffered Saline (PBS) | |||
95% Ethanol | |||
Bovine Serum Albumin | Sigma | A3311 | |
Normal Donkey Serum | Jackson Labs | 017-000-121 | |
Triton-X-100 | Roche Molecular Biochemicals | 789-704 | Dilute in 1X PBS to make a 10% stock solution |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | Dilute in 1X PBS to a 4% working concentration. |
DAPI Solution | Sigma | D9542 | Make stock solution at 14.3mM by dissolving in water. Working solution is a 1:5000 dilution of the stock solution in 1X PBS. |
Fine pointed curved forceps | Thermo-Fisher Scientific | 08-875 | |
12 mm coverslips | Carolina Biological | 633009 | |
Nonfat dry milk | Used at 5% in TBST for blocking in western blotting | ||
TBST [25mM Tris, pH 7.4, 0.15M NaCl, 0.1% Tween 20] | For western blotting blocking and washing | ||
PVDF Membrane | For western blotting | ||
4-20% SDS-page gel | For western blotting | ||
ECL substrate | For western blotting | ||
15 ml conical tubes | |||
Plates/flasks, tissue culture treated | |||
24-well plates, tissue culture treated | |||
Pipettes / pipette tips | |||
Pipet Aid / pipets | |||
Hemocytometer | |||
37 °C Water Bath | |||
37 °C/5%CO2 Incubator | |||
Centrifuge | |||
Inverted light microscope | |||
Fluorescence microscope |