ここでは、メソッドは、膵臓がん細胞と線維芽細胞、細胞外フラックス アナライザーを使用して代謝機能の測定に続いての 3 次元 (3 D) 回転楕円体共培養の準備のため説明します。
、膵がんなど多くのがんの種類には、腫瘍の進行と侵攻に重要な役割を果たしている密な線維性間質があります。活性化癌線維芽細胞は、がん細胞と対話し、彼らの成長と生存をサポート腫瘍間質のキー コンポーネントです。がん細胞との相互作用を要約し、線維芽細胞を活性化するモデルは、間質の生物学を勉強するため、抗腫瘍剤の開発のための重要なツールです。 ここでは、膵臓癌細胞とその後の生物学的研究に使用できる活性の膵線維芽細胞の共培養を堅牢な 3 次元 (3 D) 回転楕円体の急速な生成の方法を説明します。さらに、説明は細胞外フラックス アナライザーを使用して細胞の生体エネルギー経路を調査する機能代謝アッセイを実施で 3 D 回転楕円体の使用は回転楕円体のマイクロ プレートとペアすること。膵癌細胞 (Patu8902) の活性化された膵線維芽細胞 (PS1) 共同培養し、生体適合性ナノ粒子のアセンブリを使用して磁化が。磁化細胞は急速に文化の 5-7 日以内 400 600 μ m の間で及ぶ直径の回転楕円体を生成する成長媒体で 96 の井戸のフォーマットで磁気ドライブを使用して bioprinted.Patu8902 PS1 回転楕円体を使用して機能の代謝アッセイは細胞フラックス技術を使って細胞の精力的な経路を調べるうち、行った。メソッド本は簡単、一貫したがん細胞線維芽細胞スフェロイド共培養により、可能性のある現在の記述方法の最適化時に他のがん細胞の種類に適応することができます。
過去 10 年間で数多くの in vitro 3 D モデルに要約し、生体内で腫瘍生物学、微小環境と成長の条件がん細胞1,2を調査しました。2 次元 (2 D) 単層細胞培養化合物、細胞を介して拡散のグラデーションにさらされるネイティブ 3 D 腫瘍間質相互作用をレプリケートに失敗する生化学的要因と被験化合物に均一照射システムマトリックス蛋白質 (ECM)3,4。したがって、2次元培養モデルと比較して 3 D がんモデルが腫瘍微小環境をシミュレートするに潜在性を示しより登場し、重要なツールとして提供していますは生体内で腫瘍の特徴は、低酸素症などを理解します。desmoplasia、休眠、薬剤浸透度、毒性、治療抵抗5,6。このため、3 D モデル急速な生成と一貫性のため比較的安価で最適化しながら、腫瘍生体内機能を模倣して 2 D の細胞培養および全体の動物モデルの間のギャップを埋めるための可能性があります。これらの利点は、がん生物学、形態形成と組織工学7、8を含む多くの分野で研究を加速するために悪用されています。
3 D 培養方法の進化の急増は、磁気浮上技術が近年発展し、成長について、様々 な細胞タイプ9,10、から派生した試金および回転楕円体のイメージング11,12. 磁気 3 D バイオプリンティング悪用の磁化のナノ粒子の生体適合性を持つ細胞とウェル フォーマットの印刷によって組織をエンジニア リングの磁気力を使用します。これにより、一貫性のある、活かしたし、生化学的および生物物理調査10のダウン ストリーム アプリケーションの茄多のために採用することができます同じ 3 D のスフェロイド近くの迅速な生産。ここで、我々 と呼ばれる Nanoshuttle (NS) は、酸化鉄、ポリ L リジン、膵がん細胞と線維芽細胞をラベルする金ナノ粒子で構成される生体適合性材料を用いた磁気バイオプリンティング法を適応しています。任意の特定の受容体に結合する細胞膜と静電 NS つくは知られていないとセルをリリース表面 1 週間以内。それは非常に低い磁気力 (30pN) を必要とする、集計がなく、害は細胞し細胞生存率、代謝や増殖させる 3 D 文化10,13,14 の非常に生体適合性には影響しません ,15。
本研究では例とモデルでは、膵癌を使用して生成と述べる 3 D がん細胞線維芽細胞スフェロイドの代謝アッセイ。磁気バイオプリンティングを用いた膵腫瘍の線維芽細胞共培養スフェロイドの文化と成長条件を示す 2D 容器で培養された細胞から始まって、.スフェロイド培養細胞フラックス アナライザーを使用して機能の代謝アッセイに使用された、2 つの主要なエネルギー生産経路、解糖系とミトコンドリア呼吸、さまざまなライブで同時に測定する技術を実証細胞や組織16,17,18,19,20。解糖系には、酸素消費量 (OCR) として、ミトコンドリア呼吸または酸化的リン酸化を測定したときの細胞の酸性化率 (ecar と) の変化として測定しました。膵腫瘍回転楕円体のために開発されたこのメソッドが最適化および腫瘍の 3 D 回転楕円体生成とアッセイによる細胞・組織以外の翻訳のためのバックボーンとして使用できることを提案します。
膵がん, 3rdを使用して24例では、モデルでは、迅速かつ一貫性のあるメソッドとして成長し、アッセイの膵臓癌細胞の共培養を用いた 3 D 回転楕円体に開発されたアメリカ合衆国の死亡に関連がんの原因をリードし、膵線維芽細胞を活性化。磁気バイオプリンティングを使用すると、回転楕円体サイズ直径 400 600 μ m に至るまでを得た。これらは代謝アッセイ培養 3 D 回転楕円体の機能を正常にテストを受けた。このメソッドは、単純で一貫性があり、他の細胞型に容易に適応することができます。
この方法論は加速され、3 D 回転楕円体を使用して実行の試金の並進の値に追加、間は、回転楕円体の操作の多重化と処理ができる技術を開発することによって改善できます。これは、全体的な時間とコストの試金を遂行するために必要な労働をさらに減らす必要があります。さらに、回転楕円体のボリュームは、OCR 信号6他の人によって報告されるように正規化するため可能性があります。セルあたりの OCR を決定するセルの平均ボリュームによって正規化された回転楕円体ボリュームを使用できるが、回転楕円体の成長はできません同一が、以来セルあたり絶対 OCR の計算に挑戦する可能性があります。現在のところ、この方法論は、環境を試金する成長板から多重回転楕円体処理と転送に効率的なツールの不足によって制限されます。
説明した方法の変更し磁気バイオプリンティング技術から適応し、さらに下流の代謝アッセイに培養スフェロイドを適用することによって機能の関連性を検証します。メソッドは、ほとんどの腫瘍組織、がん細胞と癌線維芽細胞、他の治験のアッセイに用いることができる、これは、2 つの主要な細胞タイプを含む堅牢な実行可能な機能的な回転楕円体を生成するための重要なツールを提供します。など薬の画面。相対的な容易さと NS 手法の効率は、ハンギング ドロップ法2,26回転楕円体生成のなど、他のメソッドの25、上主要な改善です。
よう生成される堅牢な回転楕円体は、多くの三次元培養研究から行方不明が多い間質細胞を含む体外腫瘍モデルを提供します。その生成された 3 D 回転楕円体モデルの適用の可能性は広大であります。たとえば、細胞間相互作用、生体エネルギー シフトを調査し、遺伝的感受性と様々 な治療レジメンの依存性をテストするようなモデルを使用できます。生体内で腫瘍微小環境を再現 3 D 回転楕円体は、創薬スクリーニング研究と現在と新規治療法の作用機序を調べて高関連で便利なツールとして機能します。代謝アッセイ変異細胞の文化はそれらの遺伝子と癌の関連性の高い 3 D モデルの病理学の関連経路の役割に新しい光を当てる助けるかもしれない回転楕円体を使用してエネルギーの経路を探る本研究で説明した回転楕円体のような。
このメソッドの成功のアプリケーションは何よりも対数段階で成長している細胞を収穫し、磁化する必要があります理由は磁気印刷に必要な細胞の健康に依存しています。磁化細胞および回転楕円体の洗浄およびメディア記述法の手順を補充時にのみ活用すべき持株ドライブない印刷する磁気回転楕円体のドライブを使用するが重要です。代謝アッセイの成功の読み出しのための他の最も重要な側面は、成長板からアッセイ プレートへの転送処理中に、回転楕円体の形態を維持するためにです。
全体的に、このプロトコルは癌と間質細胞、細胞外フラックス アナライザーを使用して回転楕円体の後続の代謝アッセイを含む 3 D 回転楕円体の生成のために確立されています。このメソッドの主な機能は、クイック、簡単に適応可能な一貫性のあるに関連して体内の腫瘍微小環境を模倣が比較的高価と抗癌がん生物学研究・開発のための新しいツールとなります。エージェント。
The authors have nothing to disclose.
サミュエル ・ ザーベル培養条件を最適化し、回転楕円体の増加の監視の支援のために感謝したいと思います。タツノオトシゴ XFe96 アナライザー、アッセイ用試薬および技術的な洞察力を提供するため、アジレント ・ テクノロジーに感謝しております。英国でバーツ癌研究所で博士 Hemant コッヘルをありがとうございますまた PS1 セルを提供するため。この作品はシーナ ・ Magowitz 財団によって膵がん研究とスタンドまでがんがん研究英国ルストガルテン財団膵癌夢チーム研究助成金の部分で支えられました (許可番号: SU2C AACR DT 20 16)。がんにスタンドは、娯楽産業の基礎のプログラムです。SU2C の科学的なパートナー癌研究のためのアメリカ協会研究助成金を管理します。
0.05% Trypsin EDTA | Sigma | 25300-054 | |
96 well cell repellant plate | USA Scientific/ Griener Bio-One | 655970 | spheroid growth plate |
Cellometry Cell counting slides | Nexcelom | CHT4-SD100-002 | |
D-Glucose | Sigma | D9434 | |
DPBS | Gibco | 14190-144 | |
Glycolysis Stress Test Kit | Agilent Technologies | 103020-100 | |
L-Glutamine | Sigma | 59202C | |
Mitochondrial Stress Test Kit | Agilent Technologies | 103015-100 | |
n3D Magnetic Spheroid drive | Nano3D Bioscience | 655841 | Part of Spheroid Bioprinting Kit |
n3D Magnetic Spheroid holding drive | Nano3D Bioscience | 655841 | Part of Spheroid Bioprinting Kit |
n3D NanoShuttle-PL | Nano3D Bioscience | 655841 | Part of Spheroid Bioprinting Kit: store at 4°C |
Patu8902 cells | Laboratory Stock | pancreatic ductal adenocarcinoma cells | |
PS1 cells | Laboratory Stock | activated pancreatic stellate cells | |
RPMI1640 | Gibco | 11875-093 | growth media for cells, spheroids |
SeaHorse XFe96 extracellular flux analyzer | Agilent Technologies | extracellular flux analyzer | |
Sodium Pyruvate | Sigma | S8636 | |
XF Base media | Agilent Technologies | 102365-100 | base media for metabolic assays on XFe96 |