여기, 우리이 두 아키텍처는 3D organotypic 흑색 종 회전 타원 체 피부 모델을 생성 하는 프로토콜을 제시 하 고 다세포 복잡 한 기관/종양에 vivo에 의 하지만 같은 시간에 수용 체계적인 실험 내정간섭입니다.
Melanocytes, 인간의 피부 색소 세포의 악성 변화 하면 흑색 종, 매우 공격적인 암 증가 전이성 잠재력의 형성. 최근, 모노-chemotherapies 타겟된 kinase 억제제와 흑색 종 특정 조합 치료 요법에 의해 향상 계속 합니다. 아직도, 전이성 흑색 종 종양 기본 저항을 전시 또는 그로 인하여 tumorigenic 용량을 되 찾고 새로운 치료에 저항을 개발 하기 때문에 생명을 위협 하는 질병 남아 있습니다. 악성 흑색 종의 치료 성공을 개량 하기 위하여 기존의 치료 방법에 대 한 저항을 부여 하는 분자 메커니즘의 결정이 필요; 그러나, 그것은 혁신적인 세포 생체 외에서 모델을 요구 한다. 여기, 우리는 체 외에서 3 차원 (3D) organotypic 흑색 종 회전 타원 체 모델을 vivo에서 아키텍처의 악성 흑색 종 묘사 수에 새로운 통찰력을 보증 수 소개 종양-호스트 상호 작용 뿐만 아니라 내 종양. 모델의 성숙 하 고 차별화 된 흑색 종 spheroids 기본 피부 세포로 구성 된 3 차원 인간의 전체 피부 재건 모델에 정의 된 숫자를 포함 합니다. 포함 된 흑색 종 spheroids의 세포 구성과 차별화 상태 피부 흑색 종 전이 비보중 하나 비슷합니다. 비-초 동의 이익 증가 대 한 불필요 한 치료 부담을 덜고 동안 조합 치료를 선택한 플랫폼을 심사 하는 마약에 응답자의 식별을 지원 수 있습니다이 organotypic 흑색 종 회전 타원 체 모델을 사용 하 여 치료 내정간섭입니다.
인간의 피부는 불리 한 환경 효과1에서 신체를 보호에 다른 기능을 제공 하는 두 개의 개별 구획 구성 됩니다. 석면 탄성 결합 조직 낮은 피부 구획에 의하여 이루어져 있다. 그것은 기계적 장벽 기능을 제공 하는 섬유 아 세포에 의해 합성 하는 느슨하게 연결 된 콜라겐과 엘라 스 틴 섬유의 구성 됩니다. 진 피는 두 피부 구획 간의 지속적인 통신 인 기질으로 생산 되는 기저 lamina에 의해 위쪽 표 피에서 분리 된다. 달리 진 피, 표 피 keratinocytes 이루어져 주로 편평 상피 이며 4 개의 층으로 분화 될 수 있다. 지층 basale undifferentiated 기초 keratinocytes 끊임없이 피부 조상 세포에 지층 corneum 지층 spinosum 그리고 지층 granulosum 의 단계를 통해 stratifying에서 파생 되는 구성 탈수 및 감염2에서 신체를 보호 하. Melanocytes 기저 막에 정렬 하 고 여러 keratinocytes와 수지상 확장을 통해 전달 합니다. 그들은 피부 노화, 면역 억제, 염증, 및 비 흑색 종 피부 암의 유도 같은 UV 방사선의 부작용에서 피부 조직을 보호 하기 위해 멜 라 닌 색소를 생성 합니다. 그러나, 악성 흑색 종, melanocytes의 변화에 UV 방사선 기여 논쟁3의 밑에 아직도 이다.
흑색 종 개발은 다른 종양 진행 단계로 구분 하 고 특정 유전 형태 론 적, 조직학 변화4특징. 그들은 어느 드 노 보 발생 또는 melanocyte 확산 양성 신 생물 발생의 증가 타고 난 또는 인수 모 반 때문에 로컬에서. 이 선구자 병 변은 악성 초단 방사형 성장 단계 (까지) 계속 atypic 셀을 포함 하는 구조적으로 수정된 dysplastic 조직으로 변환할 수 있습니다. 이 초기 종양의 진행 단계는 광선으로 젖꼭지 피부 내의 몇 로컬 침략 셀을 보여주는 표 피 내에서 증식 하는 세포에 의해 특징입니다. 후속 수직 성장 단계 (VGP) 흑색 종 동안 세포는 이미 진 피 뿐만 아니라 피하 조직5의 더 깊은 부분에 침투 하기 위해 기저 lamina를 통해 침입 하 여 전이성 및 침략 적 표현 형을 표시. 마지막으로, 전이성 흑색 종 (MM) 전이성 세포 침공 distally 간, 폐, 및 뇌6같은 장기에 혈액과 림프 시스템을 통해 체계적으로 확산 가장 적극적인 진행 단계를 나타냅니다.
날짜 하려면, 조기 진단 수술 뒤에 여전히 악성 흑색 증의 가장 효과적인 치료 남아 있습니다. 그러나 먼 전이 환자에 대 한 예 후, 클래식 화학요법 식이요법만 작은 생존 혜택8,9부여 하기 때문에 특히 가난한7, 남아 있다. 그러나, 침체의 십 년간 후에 표적으로 한 치료의 최근 발전 상당히 개선 악성 흑색 종의 예 후.
두 가지 주요 물질 활성화 경로, RAS-영국 공군-MEK-ERK 및 PI3K-AKT-PTEN 신호 통로의 Dysregulation constitutively proto-oncogenes BRAFV600의 점 돌연변이 활성화 하는 경우에 특히 흑색 종 진행의 핵심 드라이버를 제시 하 고 NRAS는 현재10. 이 따라, 타겟된 kinase 억제제의 발명 전이성 흑색 종에 고통 받는 환자에 대 한 치료 혜택을 약속 했다. 다양 한 임상 시험이이 시점에 실시 하지 전이성 흑색 종 환자에 대 한 상당한 혜택을 달성 했다. 거의 모든 응답은 부분, 기본 저항을 보여주는 환자의 부분 모집단. 또한, 보조 저항 재발로 이어지는 인수 환자11,12의 대부분에서 관찰 되었다.
그것은 분명 혼자 돌연변이 상태의 분석은 가장 강력한 치료 전략을 개발 하는 충분 한 된다. 새로운 신속 하 고 신뢰할 수 있는 진단 도구는 체계적으로 기록 하 고 개별 암 세포의 응답을 분석 하는 데 필요한. 인간 흑색 종에 현재 사용할 수 있는 데이터의 대부분을 2 차원 (2D) 흑색 종 세포 배양에서 가져올 되었습니다. 그러나 종양 세포,, 3d에서 성장 차별화 된 암 사이 세포 누화: 암 세포와 주변 호스트 변환 비 조직 뿐만 아니라 셀 모집단 수 있습니다. 따라서 것이 좋습니다 있는 흑색 종 개발, 전 임상 심사로 사용할 수 3D 환경 재구성13,14모델.
여기 소개 하는 organotypic 흑색 종 회전 타원 체 피부 모델 영장 내 종양의 깊은 이해에 대 한 새로운 통찰력 및 종양-호스트 상호 작용, 그리고 종양 개발의 분자 메커니즘을 연구 하는 고급 심사 플랫폼을 제공할 수 있습니다 및 미래에 치료 저항입니다.
최고의 보장을 생리 그리고 vivo에서 피부의 상태를 흉내 낸 재구성, 1 차 셀의 품질은 매우 중요. 위에서 설명 했 듯이, 청소년 또는 태아 피부 세포 최저 차별화 등급을 표시 하 고 따라서 가장 적합 한 전체 간격 피부 등가물을 생성 하는. 첫 번째 가능한 품질 관리는 keratinocytes 시드 및 평형 EGM (프로토콜 섹션 8.2 및 8.3)을 젤 후 하루 2에서 피부 수축 정도 이다. 젤 피부 섬유 아 세포의 최고의 품질로 대부분을 축소 됩니다. 또한, 너무 적은 또는 너무 많은 섬유 아 세포의 통합 피부 수축과 따라서 피부 구획에는 상피의 첨부 파일 손상 될 수 있습니다. 이 프로세스에서는 피부와 표 피 세포 사이의 광범위 한 크로스 토크 때문에이 차례로 상피 분화, 타협 것입니다.
1 차 셀의 품질은 또한 비판적으로 셀 confluency 셀의 통과에 따라 달라 집니다. Keratinocytes ≥80 %confluency 재배 하는 경우 그들은 즉시 확산을 중지 하 고 분화 하기 시작. 그것은 그러므로 40-70 %confluency 뿌리고 하는 동안 그들을 문화 통로 3-4 보다 나중 아니 그들을 사용 하는 것이 중요. 섬유 아 세포는 덜 민감한 하지만 나중에 4-6 구절 보다 사용할 수 없습니다. 또한 주의 모든 1 차 셀 및 셀 라인 organotypic 흑색 종 회전 타원 체 피부 모델을 생성 하는 데 사용 교양 항생제의 자유롭고 따라서 오염 위험이 높습니다. 그러나, 항생제의 추가 개별 세포의 생리 변경 하 고 따라서 피부 등가물의 품질을 감소 시킨다.
일반적으로 종양의 회전 타원 체 형성 종양 세포 라인의 거의 모든 종류에서 그리고 또한 갓 환자 자료에서 분리 된 종양 세포에서 가능 하다. 초기 셀 번호 또는 재배에 최적의 회전 타원 체 크기를 얻기 위해 사용 하는 셀 유형에 따라 달라질 수 있습니다. 150-200 µ m의 크기는 회전 타원 체에 포함 된 모든 셀 수 있습니다 여전히 충분히 함께 제공 간단한 확산 통해 영양소. 크기 ≥500 µ m와 spheroids만 세포질 감 별 법의 고차를 표시 하 고 나가도록 비 종양 조직22의 일반적인 기능을 나타냅니다.
Organotypic 흑색 종-회전 타원 체-피부-모델 여기 개발은 특히 적당 한 종양-호스트 상호 작용을 공부 하 고 흑색 종 마약 vivo에서에서 테스트에 대 한-같은 조건15. 아직도, vivo에서 흑색의 환경은 훨씬 더 복잡 한, 면역 세포 및 내 피 세포를 포함 하 여 관련 된 종양 세포 유형의 다양 한 은닉. 때문에 적절 한 기본 면역 세포의 조직 적합성과 문제에 직면, 이러한 모델은 아직 적절 하 게 면역 치료 접근을 모니터 할 수 없습니다.
그럼에도 불구 하 고, 흑색 종 spheroids 갓 격리 환자 자료에서 생성 될 수 있습니다 그리고 전체 피부 재구성에 포함, 일단 수 있습니다 개별 약물으로 서브 상영 플랫폼. 피부 재구성으로 흑색 종 전이의 조각도 통합 맞춤형된 치료 방법에 약물 조합을 테스트 불가입니다. 만 가장 유망한 새로운 치료 개념은 했다고 앞으로 임상 테스트에 따라서이 대 한 잠재적인 새로운 치료의 감손 율을 줄일 수 있도록 하는 organotypic 3D 피부 흑색 종 모델을 포함 하 여 전 임상 시험에서 질환과 임상에서 치료 성공의 속도 증가.
The authors have nothing to disclose.
저자는 3D organotypic 흑색 종-회전 타원 체-피부-모델을 수립 하 고 제공 하는 우수한 프로토콜에 대 한 한 나 Voersmann를 감사 합니다. 저자는 또한 중요 한 기술 지원에 대 한 Silke 부시를 감사합니다. 작품 BMBF e에 의해 지원 되었다: 메 드 프로그램 “흑색 종 감도” 031A423A.
fetal serum albumin (FCS) | Thermo Fisher Scientific | 10270106 | add 10 % to cell culture medium |
Trypsin-EDTA | Thermo Fisher Scientific | 25300054 | 1X dilute in PBS |
RPMI | Thermo Fisher Scientific | 61870010 | for cultivation of melanoma cell lines |
DMEM | Thermo Fisher Scientific | 41965062 | for cultivation of primary fibroblasts |
Dispase | Gibco life technologies | 17105041 | 2U/ml, dissolve in PBS |
Collagen type I | BD Biosciences | 354249 | usually from rat tail, concentration should be 3.5-4 mg/ml |
24-well inserts Nunclon | Nunc | 140629 | 8 µm pore size; use standing, not hanging inserts! |
cell strainer | BD Falcon | 352360 | yellow |
Gentamycine | Thermo Fisher Scientific | 15750060 | dissolve in PBS |
Keralife keratincyte medium | Cell Systems | do not add FCS or antibiotics | |
Collagenase | SERVA | 17454 | NB4 standard grade |
juvenile human keratinocytes | Cell Systems | FC-0007 | alternative to own preparation from juvenile foreskin |
juvenile human fibroblasts | Cell Systems | FC-0001 | alternative to own preparation from juvenile foreskin |
DMEM [+] 4,5 g/l Glucose, [+] L- Glutamine, [-] L- Pyruvate |
Gibco life technologies | 41965 | mix 1:1 with Ham´s F-12 for MM medium; mix 3:1 with Ham´s F-12 for EGM medium |
Ham´s F-12 [+] L-Glutamine | Gibco life technologies | 21765-029 | add to DMEM for the generation of EGM and MM medium (see lane 15) |
EGF | Gibco life technologies | 13247-051 | add 10 ng/ml only for the generation of EGM medium |
Calcium chloride | Merck Chemicals | 2381 | add 1.9 mM for the generation of EGM and 3.8 mM for MM medium |
Selenic acid | Alfa Aesar | 18851 | add 53 nM for the generation of EGM and MM medium |
Insulin | Lilly | HI0219 Hum Pen 3ml 100 E.I./ml | add 5 µg/ml for the generation of EGM and MM medium |
Ethanolamine | Sigma-Aldrich | E-0135 | add 0.1 mM for the generation of EGM and MM medium |
P-Ethanolamine | Sigma-Aldrich | P-0503 | add 0.1 mM for the generation of EGM and MM medium |
Holo-Transferrine | Sigma-Aldrich | T-0665 | add 5 µg/ml for the generation of EGM and MM medium |
Triiodthyronine | Sigma-Aldrich | T-6397 | add 20 pM for the generation of EGM and MM medium |
Hydrocortisone | Sigma-Aldrich | H-088816 | add 0.4 µg/ml for the generation of EGM and MM medium |
Progesterone | Sigma-Aldrich | P-8783 | add 10 nM only for the generation of EGM medium |
Hepes | Sigma-Aldrich | H-3784 | add 15 mM for the generation of EGM and MM medium |
Serine | Sigma-Aldrich | S-4311 | add 1 mM for the generation of EGM and MM medium |
Cholinchloride | Sigma-Aldrich | C-7017 | add 0.64 mM for the generation of EGM and MM medium |
dFCS | Sigma-Aldrich | F-0392 Lot 086K0361 | add 2 % for the generation of EGM and MM medium |
Adenine | Sigma-Aldrich | A-9795 | add 0.18 mM for the generation of EGM and MM medium |
L-Glutamine | PromoCell | C-42209 | add 7.25 mM for the generation of EGM and MM medium |
Strontiumchloride | Sigma-Aldrich | 255521 | add 1 mM for the generation of EGM and MM medium |
anti cytokeratin 10 antibody | Dako | M7002 | 1:50 |
anti cytokeratin 14 antibody | Santa Cruz | sc-53253 | 1:200 |
anti laminin 5 antibody | Santa Cruz | sc-32794 | 1:50 |
anti filaggrin antibody | Thermo Fisher Scientific | MA5-13440 | 1:50 |
anti involucrin antibody | Acris Antibodies | AM33368PU | 1:50 |
secondary polyclonal goat anti-mouse IgG FITC labeled | LifeSpan Biosciences | LS-C153907 | 1:50 |
secondary polyclonal goat anti-mouse IgG Cy3 labeled | Jackson Immuno Research | 115-165-003 | 1:1000 |
DAPI | Sigma-Aldrich | 10236276001 | 1:100 |