Tumor-initiating cells (TICs) may represent a viable therapeutic target for the treatment of ovarian cancer, a highly recurrent and fatal disease. We present a protocol for culture conditions that enrich for this highly tumorigenic population of cells.
Evidence suggests that small subpopulations of tumor cells maintain a unique self-renewing and differentiation capacity and may be responsible for tumor initiation and/or relapse. Clarifying the mechanisms by which these tumor-initiating cells (TICs) support tumor formation and progression could lead to the development of clinically favorable therapies. Ovarian cancer is a heterogeneous and highly recurrent disease. Recent studies suggest TICs may play an important role in disease biology. We have identified culture conditions that enrich for TICs from ovarian cancer cell lines. Growing either adherent cells or non-adherent ‘floater’ cells in a low attachment plate with serum free media in the presence of growth factors supports the propagation of ovarian cancer TICs with stem cell markers (CD133 and ALDH activity) and increased tumorigenicity without the need to physically separate the TICs from other cell types within the culture. Although the presence of floater cells is not common for all cell lines, this population of cells with innate low adherence may have high tumorigenic potential.Compared to adherent cells grown in the presence of serum, TICs readily form spheres, are significantly more tumorigenic in mice, and express putative stem cell markers. The conditions are easy to establish in a timely manner and can be used to study signaling pathways important for maintaining stem characteristics, and to identify drugs or combinations of drugs targeting TICs. The culture conditions described herein are applicable for a variety of ovarian cancer cells of epithelial origin and will be critical in providing new information about the role of TICs in tumor initiation, progression, and relapse.
난소 암은 이환율과 사망률이 질병의 높은 재발, chemoresistant 기능되는 주요 원인으로 미국에서 가장 치명적인 부인과 악성 종양이다. 어떤 경우에는 하나시킬 수있는 유용한 항암 요법을 제안 일부 증거가 있지만 차 처리는 일반적으로, 최대 환원성 수술 이후의 백금 계 요법을 포함한다. 대부분의 환자는 일차 치료에 호의적으로 반응하지만, 불행히도 반 18 개월이 내에 재발합니다.
대부분 난소 종양은 상피 암종 및 난소 또는 난관 3,4의 표면 상피에서 기원 할 수있다. 몇몇 연구는 아마도 배란 5,6- 다음 필요한 조직 복구에 도움 여성 생식 시스템의 체세포 줄기 세포의 존재를 지원한다. ovul 동안 난소 및 나팔관 모두에서 높은 증식 활동토 오크 (. Gharwan, 등 제출 원고) 난소 암의 발달에 중요한 요인이 될 수있다. 종양 형성 세포의 유래는 불분명하지만 그들은 분할 또는 운명을 통제 할 수없는 그들을 렌더링 돌연변이를 통해 정상 줄기 세포 전구 세포, 또는 분화 세포에서 발생할 수 있습니다. 이 세포는 또한 "암 시작 세포" "암 줄기 세포,"또는라고 한 낮은 첨부 조건 하에서 종양, 다세포 타원체로 성장할 수 있습니다. TIC 개발의 계층 모델은 동적 일 수 있지만, 틱 화학 요법, 장기간의 자기 갱신과 각종 세포 계통 7,8으로 분화하는 능력이 정지 된 저항을 포함하여 정상 줄기 세포와 같은 다양한 기능을 공유 않는다.
몇몇 연구 난소 암 틱의 존재를 지원하고 현재 노력이 종양 세포가 9-11을 지원하는 메커니즘 (들)을 명확하게 진행되고. 각 마커의 실제 기여도는 불분명 11-16 및 특정 세포 유형이 될 수 있지만, 몇몇 표식은, CD133, ALDH1A1, CD117, CD44 및 발암에서 MyD88 포함한 향상된 난소 TICS를 식별하기 위해 제안되었다. 보편적 마커 나 마커 세트가 명백하게 난소 틱 설립되지는 않았지만, 다른 그룹은 높은 알데히드 탈수소 효소 (ALDH) 활동 13,17-21와 CD44 +, 대한 CD133 + 및 / 또는 셀을 선택하여 더 일반적으로 난소 틱을 격리했다. CD44는 히알루 론산에 대한 수용체 역할을하며 부착, 증식, 이동, 혈관 신생 및 분화 (22)를 포함하는 종양 진행, 중요한 몇 가지 과정을 조절하는 횡단 당 단백질이다. CD133 누구 함수 여전히 불분명하지만 연구가 세포막 토폴로지 (23)를 구성 제안 경막 당 단백질이다. ALDH, 알데히드의 산화를 촉매하는 효소의 세포 내, 가장 UNIVERS 수있다고 활성 등의 알 틱 마커는 정상 줄기 세포 및 틱 (24)를지지 ALDH에 기인 된 여러 조직 및 다양한 역할로부터 단리 줄기 세포에서 발견되었습니다. 현재로서는, CD133 및 ALDH1 난소 틱 13,21의 가장 재현 마커로 나타납니다.
틱의 특성을 이해하는데에 더하여, 특히이 모집단을 대상으로 약물을 확인하는 큰 노력도있다. 난소 암과 관련된 높은 재발률이 성공적으로 틱을 근절하기 위해 현재 화학 요법의 실패 원인 일 수 있습니다. 종양의 부피가 기존 치료법에 민감하지만, 틱은 저항성 및 표준 방법에 의해 탐지 밀도 것으로 생각된다. 치료 내성 및 종양 재발의 메커니즘은 해명 응답 및 난소 암 환자의 생존율을 향상하는 것이 중요하다.
여기서, 배양 기술이 설명된다 번째설립 및 기본 난소 암 세포주에서 틱 풍성. 본원에 기재된 배양 조건은 줄기 세포와 자질 11,12,14,16,20 TICS 타원체 또는 세포 증식을 유도하는 여러 그룹에 의해 사용되어왔다. 일반적 틱 농축에 사용되는 여러 가지 줄기 세포 배양 매개체 보충제가 있지만 / 스페 로이드 우리는 EGF와 FGF와 혈청이없는 배지 수식을 사용하지만, B27 또는 N-2 보조제의 첨가없이. 일반적으로 신경 세포의 배양 및 줄기 세포 풍부하게 사용될 선택된 보조제, 중배엽 표현형 25,26 홍보 도시 간충직 또는 상피 표현형을 갖는 TICS 더 발암 여부에 관한 분야에서 불확실성이 남아있다 27-29 . 변수 불확실성을 최소화하기 위해, 우리는 우리가 상피 성 난소 암 세포를 처리하기 때문에, 일반적인 식을 사용하여 선택했다.
낮은 부착 플라스크에 무 혈청 배지에서 세포를 유지회전 타원체 형성을 용이하게하고 및 CD133의 발현 ALDH 높은 활성을 갖는 세포의 증식을 지원한다. 우리의 작업은 더 정상 부착 상태에서 떠있는 세포는 더 종양 TIC 인구를 나타낼 수 있음을 보여 주었다있다. 무 흉선 누드 마우스에서 이러한 조건에서 성장한 세포의 주입은 혈청의 존재하에 부가 된 조건에서 배양 세포에 비해 더 높은 전위에 발암 리드. 난소 암 개시, 진행, 치료 반응 및 질환의 재발 틱의 역할에 관한 많은 정보가이 기술의 사용을 통해 얻어 질 수있다.
여기에 설명 된 프로토콜이 확립 난소 암 세포주에서 줄기 세포 기능과 세포 배양 물을 풍부하게 할 수있는 효과적이고 일관된 방법을 제시하고, 기본 환자 샘플에 적용 가능하다. 이 방법은 성공적 다양한 세포주 걸쳐 TICS위한 풍부. 그것은 물리적으로 인구 내에서 비 틱에서 틱를 정렬하는 시간을 고려하지 않고, TIC 및 / 또는 종양 표현형에 대한 풍부 조건을 적시에 식별 할 수 있습니다. 이러한 방식으로, 서로 다른 신호 경로의 상대 수준의 기능 분석을 사용하여 다양한 배양 TIC 전통적인 접착 배양을 비교하여 TIC 표현형 기여도에 대해 평가 될 수있다. 순수한 TIC 인구 원하는 경우, 분리 용이 프로토콜 유세포 형광의 보조 또는 자기 정렬 공정을 도입함으로써 달성 될 수있다.
그것은, 그러나, 명심하는 것이 중요하다 TIC 마커의 발현예컨대 CD133, CD44, 또는 같은 ALDH들, 세포주 또는 동일한 유형의 종양 샘플 환자마다 다를 수있다. 예를 들어 우리는 역이 ACI-23에 해당하는 반면, OVCAR-5 세포는 CD133에 CD44 상대적으로 높은 표현을 가지고 있음을 발견했다. 이 마우스에서 종양 개시에 의존 TIC 존재의 결정적인 등 유동 세포 계측법 분석하는 것이 적절하다. 난소 암 세포는 줄기 세포에서 성장 조건 때이 프로토콜에 따라, 높은 ALDH 활성을 일관되게 관찰 하였다. ALDH가 뜨는 TIC 조건에서 가장 높은 반면 흥미롭게 CD133의 발현은 기존 TIC의 배양 조건에서 배양 ACI-23 세포에서 높은 수치이다. 대조적 TGS -3- 차 전지는 복수 뜨는 TIC 조건 CD133 양성의 작은 증가하지만, 전통적인 TIC 조건 ALDH 활성의 현저한 증가를 표시. 이러한 연구 결과는 난소 암 세포의 이질성 일반적 TICS와 연관된 가소성 강조. 더 CIA 요원을 지원하기 위해이러한 방법은 틱을 향상 메신저, TRA-1-60 양성 세포의 농축도 관찰되었다. TRA-1-60 능성 마커 및 TICS 전립선 암 (30-32)뿐만 아니라 배아 난소 암종 및 고환을 식별하는 데 사용되어왔다. 우리의 방법은 다양한 세포주를 성공적으로 완료되었지만,이 변성 뜨는 조건이 더 좋은 다른 난소 암 세포 집단에서 틱 풍성 동안 표준 TIC 조건 일부 난소 암 세포에 더 적합 할 수도있다. 이는 다시 두 환자 유래의 확립 및 난소 암 세포주 내의 예상 이질성을 강조.
이러한 마커는 난소 암 틱 특정 아니며 오히려 배아 줄기 세포의 분화능에 중요한 인자들을 나타내지 만 세포 표면 마커에 더하여에 Nanog, SOX2, 10 월 4-11 포함 난소 암 틱을 특성화 도시 된 여러 전사 인자가 있는데 및 DIFferentiation (33, 34). 우리는 이러한 요소의 단백질 수준의 변화를 검사하고 Nanog를 수준이 다른 13,35뿐만 아니라 CD133, TRA-1-60, 및 CD117와 일치, TIC의 배양 조건에서 증가 할 것으로 나타났다. 인간 줄기 세포 마커의 cDNA 배열은 또한 기존에 비해 접착 조건 TIC 조건 CD133, Nanog를, 멜크 및 PODXL 유전자의 증가를 보였다. 중요한 것은,이 세포 표면 마커로서, 난소 TICS와 연관된 전사 인자 세포주 및 환자 샘플에 따라 다를 수 있음을 알아야한다.
우리는 그들이 시험관 내에서 본질적으로 비 – 부착 세포 인 경우보다 종양 형성하고 줄기 세포 마커의 발현 수준이 높은 것을 관찰 할 수있다 (즉, 용이하게 부착 판에 부착되지 않은 세포를 부유). 문화, 이러한 ACI-23 등의 세포주는 일반적으로 전통 문화 CONDIT에서 적층 방식으로 수직 성장 많은 가능한 부동 세포 및 / 또는 세포가이온. 부동 세포 집계에서 틱의 농축에 성공이 본 연구와 OVCAR-3 (12)을 포함하여 상대적으로 적은 수에 적용 세포주 수는 있지만, 우리의 연구 결과는이보다 종양 인구를 나타낼 수 좋습니다. 따라서, 상업적인 줄기 세포 매체 저조한 적응 셀, TIC 농축 다른 방법으로 작용할 수있다 표준 조직 배양 플레이트에서 성장 매체 세포 "부동"인구를 수확.
이 논문에서 제시된 다양한 배양 방법의 사용은 TIC 개체군 빠른 농축 및 다른 셀들에서이 표현형을 지원 요인을보다 잘 이해할 수있게된다. 이 방법의 현재 응용 프로그램은 신호 전달 경로는 세포의 독특한 인구의 전파를 지원하는 필수적인 특성화를 포함한다. 이러한 연구 결과는 종양 진행과 재발의 메커니즘을 명확히하는 데 도움이 될 것입니다.
The authors have nothing to disclose.
We thank Dr. John Risinger and Memorial Health University Medical Center, Inc. for generously providing the ACI-23 cell line. The authors acknowledge financial support through the Postdoctoral Research Training (PRAT) Award to C. House from The National Institute for General Medical Sciences.
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
75 cm2 Ultra – Low Attachment Flask | Corning | 3814 | |
75 cm2 Tissue Culture Flask | Sarstedt | 83.1813.002 | |
Aldefluor Kit | Stemcell Technologies | 1700 | |
CD133-APC | Miltenyi Biotec Inc. | 130-090-826 | |
Fibroblast Growth Factor – Basic human recombinant | Sigma-Aldrich | F0291 | Prepared according to manufacturer's instructions |
Epidermal Growth Factor – human recombinant | Sigma-Aldrich | E9644 | Prepared by Dissolving 0.2 mg with 1 ml sterile PBS |
DMEM:F12 (+L-Glutamine, +5 mM HEPES) | Gibco | 11330-032 | |
1X Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline (Without Calcium and Magnesium) | Corning cellgro | 21-031-CV | |
0.25% Trypsin-EDTA (1X) | Gibco | 25200-056 | |
Cellstripper Non-enzymatic Cell Dissociation Solution | Corning cellgro | 25-056-CI | |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A9418-10G | |
Insulin-Transferrin-Selenium | Gibco | 51500-056 | |
KnockOut Serum Replacement | Gibco | 10828010 | |
Penicillin/Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Fetal Bovine Serum (Heat Inactivated) | Gemini | 100-106 | |
Rapid-Flow Sterile Dsiposable Filter Units with CN Membrane (0.45 micron) | Nalgene | 450-0045 | |
15 ml Sterile Polypropylene Centrifuge Tube | Corning | 430052 | |
50 ml Sterile Polypropylene Conical Tube | Falcon | 352098 | |
Trypan Blue 0.4% solution in 0.85% NaCl | Lonza | 17-942E |