Summary

Die Induktion von mesenchymalen-Epithelial Transitions in Sarcomzellen

Published: April 07, 2017
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Summary

Wir stellen hier ein Zellkulturverfahren für die auf Basis von kombinierten ektopische Expression von microRNA-200 Familienmitgliedern und grainyhead-like 2 (GRHL2) mesenchymale-epithelialen Transitionen (MET) in Sarkomzellen zu induzieren. Dieses Verfahren ist für eine besseren geeignet, die biologische Wirkung der phänotypischen Plastizität auf Krebs Aggressivität und Behandlungen zu verstehen.

Abstract

Phänotypische Plastizität bezieht sich auf ein Phänomen, bei dem Zellen, die transient Züge eines anderen Abstammungslinie gewinnen. Während Karzinom Progression treibt phänotypische Plastizität Invasion, Verbreitung und Metastasierung. Tatsächlich, während die meisten Studien der phänotypischen Plastizität im Zusammenhang mit der epithelialen abgeleiteten Karzinome waren, stellt sich Sarkome aus, die mesenchymalen Ursprungs sind, auch phänotypische Plastizität aufweisen, mit einer Teilmenge von Sarkomen ein Phänomen unterziehen, die eine mesenchymal- ähnelt epithelial Übergang (MET). Hier entwickeln wir ein Verfahren mit der ich-200-Familie und grainyhead-like 2 (GRHL2) diese MET-Phänomene wie in Sarkom Patienten beobachtet samples.we nachzuahmen sequentiell GRHL2 exprimieren und die ich-200-Familie unter Verwendung von Zell-Transduktion und Transfektion bzw. zu verstehen, um besser auf die molekularen Grundlagen dieser phänotypischen Übergänge in Sarcomzellen. Sarcoma-Zellen, ich-200s und GRHL2 demonstrierten verbesserten epithelialen characteristICs in der Zellmorphologie und den Umbau von epithelialen und mesenchymalen Biomarker. Zukünftige Studien mit Hilfe dieser Methoden können besser genutzt werden, um die phänotypischen Folgen der MET-ähnlicher Prozesse auf Sarkom-Zellen zu verstehen, wie Migration, Invasion, metastasierendem Neigung und Therapieresistenz.

Introduction

Phänotypische Plastizität bezieht sich auf einen reversible Übergang zwischen zellulären Phänotypen, und wird allgemein in zwei Typen unterteilt, epithelial-to-mesenchymalen (EMT) Transitionen und mesenchymalen-to-epithelialen Transitionen (MET). Diese phänotypische Plastizität spielt eine wichtige Rolle bei der normalen Prozessen mehrzelliger Organismen, wie Entwicklung und Wundheilung 1; jedoch können dieselben Wege und Genexpressionsprogramme auch zu Krankheiten führen, wie Fibrose ( beschrieben in 2, 3, 4) und Karzinom – Metastasen (rezensiert in Referenzen 5, 6, 7, 8). Während Metastasierung zum Beispiel stört EMT Zellpolarität, Zell-Zell – Wechselwirkungen und fördert Invasion 9, 10. Zusammen EMT beitragens zu einem phänotypischen Zustand, dass Krebszellen Verbreitung erleichtert. Außerdem führt EMT auch mit vielen anderen phänotypischen Veränderungen , die einen aggressiven Phänotyp treiben, einschließlich der Deregulierung von Krebszellmetabolismus 6, der Entwicklung der Arzneimittelresistenz 11, 12, erhöhte Tumor-Initiierungsfähigkeit 13, 14 und Host Immunevasion 15.

Phänotypische Plastizität wurde in Karzinom Progression gut untersucht; zeigen jedoch Sarkome auch phänotypische Plastizität. Interessanterweise scheint es, als ob einige der gleichen Treiber der phänotypischen Plastizität bei Karzinomen auch Sarkom Plastizität und Aggressivität beitragen. Zum Beispiel zirkulierende Tumorzellen (CTCs) von Sarkom – Patienten wurden EpCAM, ein Zelloberflächenprotein exprimieren gezeigt , die typischerweise auf epithelialen Zellen 16 zu finden ist. Additional wurden 250 Weichteilsarkom Proben als Epithel-ähnlichen oder mesenchymalen artigen basierend auf Genexpression kategorisiert. Den Patienten in der Epithel-ähnlichen Biomarker Unterschrift hatten eine bessere Prognose als Patienten mit der mesenchymalen ähnlichen Biomarkers Signatur 17. Dies steht im Einklang mit vielen Karzinomen, in denen Patienten mit Epithel-ähnlichen Karzinome haben bessere Ergebnisse im Vergleich zu Patienten mit mesenchymalen artigen Tumoren 18.

Während einige Sarkome Biomarker und Genexpression Wege im Einklang mit MET, die molekularen Grundlagen dieser phänotypischen Plastizität zeigen noch schwer abzuschätzen. Um die Mechanismen und Fahrer von MET in Sarkom zu studieren wir ein Modell der MET Induktion entwickeln unter Verwendung von zwei epithelialen spezifischen Faktoren, die microRNA (du) -200 Familie und grainyhead-like 2 (GRHL2). Der miR-200s ist eine Familie von kleinem nicht-kodierenden RNAs, die die Genexpression regulieren, indem sie an den 3'-UTRs der Bindung messenger RNA und verhindert Übersetzung in ein Protein. Die miR-200-Familie besteht aus zwei Untergruppen – eines enthält, miR-141 und miR-200a, und das andere darunter miR-200b, miR-200c, miR-429 und. Mitglieder der ich-200 – Familie werden in epithelialen Geweben angereichert, und der Verlust von miR-200s ist mit Metastase in Karzinomen 19 verbunden. Die ich-200 – Familie ist auch in Weichteilsarkomen im Vergleich zu normalen Gewebe 20 nach unten reguliert. Ähnlich den miR-200s ist GRHL2 ein Schlüsselregulator für die Entwicklung epithelialer 21 wichtig ist. Der GRHL2 Transkriptionsfaktor wirkt auf zwei Arten epitheliale Gene, wie E-Cadherin hochzuregulieren: 1) in Epithelzellen, GRHL2 reprimiert direkt der EMT Master – Regulator, ZEB1 22; und 2) GRHL2 aktiviert direkt die Transkription von Genen epithelialer 23. Unsere bisherigen Untersuchungen haben gezeigt, dass die kombinierte Expression von miR-200s und GRHL2 in Sarcomzelleninduziert einen MET-ähnlichen Phänotyp 24. Hier stellen wir ein detailliertes Protokoll ein in vitro – Modell der MET – Induktion in Sarkomzellen Verwendung ektopische Expression von miR-200s und GRHL2 zu schaffen.

Protocol

1. Vorbereitung der Reagenzien Bereiten DMEM für Zellkultur durch Zugabe von 50 ml fötalen Rinderserum (FBS) und 5 ml Penicillin-Streptomycin (5000 U / ml) zu 500 ml DMEM. Dieses Medium kann für bis zu sechs Monate bei 4 ° C gelagert werden. Resuspendieren lyophilisierte Primer in Nuklease-freies Wasser bis zu einer Endkonzentration von 10 uM. Store resuspendierten Primer bei -20 ° C. Bereiten Radioimmunpräzipitation-Assay (RIPA) -Puffer (150 mM NaCl, 0,5% Natriumdesoxycholat, 0,1% S…

Representative Results

Schema für MET Induktion in Sarkomzellen Eine allgemeine Zeitleiste für die Induktion von MET artigen Veränderungen in Sarkomzellen ist in Abbildung 1 dargestellt. Das Protokoll beginnt mit GRHL2 (Abbildung 1A), gefolgt von Transfektion der miR-200 – Familie (Abbildung 1B) Umwandlungs. GRHL2 oder ich-200 Familienmitglieder waren nicht in der Lage das Auftreten von RD-Zellen zu…

Discussion

Sarkome sind selten, aber sehr aggressive Krebsarten von einer mesenchymalen Abstammungslinie. Trotz ihrer mesenchymalen Abstammungslinie, wird eine Teilmenge von Sarkomen einen phänotypischen Übergang zu einem epithelial-ähnlichen Zustand zu unterziehen. Der MET-like – Schalter hat prognostische Relevanz, da Patienten mit Epithel-ähnlichen Tumoren sind weniger aggressiv 24. Trotz ihrer klinischen Relevanz, gibt es nur wenige Studien, die molekularen Mechanismen der Bewältigung dieser phäno…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

JA erkennt an Unterstützung von dem Duke Cancer Institute, The Duke University Genitourinary Oncology Laboratory, und die Duke University Abteilung für Orthopädie. HL wurde von der National Science Foundation (NSF) Zentrum für Theoretische Biologische Physik (NSF PHY-1.427.654) und NSF DMS-1361411 und als CPRIT (Cancer Prevention and Research Institute of Texas) Scholar in der Krebsforschung des Staates Texas unterstützt an der Rice University. KEW wurde vom NIH F32 CA192630 MKJ unterstützt und HL profitierte von nützlichen Gesprächen mit Mary C. Farach-Carson, JN Onuchic, Samir M. Hanash, Kenneth J. Pienta und Donald S. Coffey.

Materials

Countess automated counter Life technologies AMQAX1000
Countess cell counting chamber slides Invitrogen C10283
SimpliAmp Thermal Cycler Thermo Fisher A24811
Odyssey Fc LI-COR Inc
ViiA7 Real Time PCR System Thermo Fisher 4453536
PCR microplate Corning 321-29-051
KAPA SYBR Fast Universal qPCR Kit KAPA Biosystems KK4602
Starting Block (PBS) Blocking Buffer Thermo Fisher 37538 BSA-based blocking buffer
Agarose General Purpose LE Genesee Scientific 20-102
10X Tris/Glycine/SDS Buffer Bio-Rad Laboratories Inc 161-0732 Running buffer
10X Tris/Glycine Buffer Bio-Rad Laboratories Inc 161-0734 Transfer buffer
RIPA Buffer Sigma Life Sciences SLBG8489
Amersham Protran 0.45 μm nitrocellulose GE Healthcare Lifesciences 10600012
Quick-RNA MiniPrep Kit Genesee Scientific 11-358
Laemmli Sample Buffer (4X) Bio-Rad Laboratories Inc 1610747
Mini Trans-Blot Cell Bio-Rad Laboratories Inc 1703930
Mini-Protean Tetra Cell Bio-Rad Laboratories Inc 1658005EDU
DPBS Life technologies 14190-144
0.05% Trypsin-EDTA Life technologies 11995-065
DMEM Life technologies 11995-065
Lipofectamine RNAi Max Thermo Fisher 13778150
Lipofectamine 2000 Ragents Thermo Fisher 11668019
Penicillin Streptomycin Life technologies 15140-122
miRVana miRNA mimic negative control #1 Thermo Fisher 4464058 neg miRNA
hsa-miR-200 mirVana miRNA mimic Thermo Fisher 4464066 miR200A
has-miR-200 mirVana miRNA mimic Thermo Fisher 4404066 miR200B
has-miR-200 mirVana miRNA mimic Thermo Fisher 4404066 miR200C
Opti-MEM Life technologies 11088-021 serum-free media
anti-Ecadherin antibody BD Bioscience 610182
anti-beta actin Santa Cruz Biotechnology sc-69879
anti-EpCam Ab Serotec MCA18706
anti-ZO1 Invitrogen 402200
IRDye 800W LI-COR Inc 925-32210
IRDye 680 LI-COR Inc 926-32223
anti-mouse AlexaFluor 647 Thermo Fisher A211241
anti-rabbit AlexaFluor 647 Thermo Fisher ab150075
Halt Protease and Phosphatesse Inhibitor Thermo Fisher 1861281
Precision Plus Protein Dual Color Bio-Rad Laboratories Inc 161-0374
Partec CellTrics Sysmex 04-004-2326 30 μm filter for flow
GAPDH-F IDT AGCCACATCGCTCAGACAC
GAPDH-R IDT GCCCAATACGACCAAATCC
Ecadherin-F IDT TGGAGGAATTCTTGCTTTGC
Ecadherin-R IDT CGCTCTCCTCCGAAGAAAC
ZEB1-F IDT GCATACAGAACCCAACTTGAACGTC
ZEB1-R IDT CGATTACACCCAGACTGC
NOTCH-F IDT GGCAATCCGAGGACTATGAG
NOTCH-R IDT CTCAGAACGCACTCGTTGAT
nitro blue tetrazolium  Sigma N5514
hexadimethrine bromide Sigma H9268 polybrene
3 mL syringe BD Bioscience 309657
Sterile syringe filter VWR 28145-505
5mL polypropylene round-bottom tube 352063 flow cytometry tubes
High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit Thermo Fisher 4368814 reverse transcription kit
4% paraformaldyhyde Santa Cruz Biotechnology sc-281612
Triton-X100 Sigma 93443
bovine serum albumin Sigma A7906

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Citer Cet Article
Ware, K. E., Gilja, S., Xu, S., Shetler, S., Jolly, M. K., Wang, X., Bartholf Dewitt, S., Hish, A. J., Jordan, S., Eward, W., Levine, H., Armstrong, A. J., Somarelli, J. A. Induction of Mesenchymal-Epithelial Transitions in Sarcoma Cells. J. Vis. Exp. (122), e55520, doi:10.3791/55520 (2017).

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