Um método simples é descrito para a indução de células epiteliais para mesenquimal (EMT) em uma variedade de tipos de células. Métodos de análise de células em EMT estados por imunocitoquímica estão incluídos.
Epitelial para mesenquimal (EMT) é essencial para a morfogénese adequada durante o desenvolvimento. A desregulação do processo tem sido implicada como um evento chave na fibrose e a progressão de carcinomas para um estado metastático. Compreender os processos que estão na base EMT é fundamental para o diagnóstico precoce e controle clínico dessas doenças. Indução de confiança de EMT in vitro é uma ferramenta útil para a descoberta de medicamentos, bem como para identificar as assinaturas comuns de expressão gênica para fins de diagnóstico. Aqui demonstramos um método simples para a indução de EMT em uma variedade de tipos de células. Os métodos para a análise de células de pré-e pós-indução por EMT imunocitoquímica também estão incluídos. Além disso, demonstram a eficácia deste método, através da análise de matriz baseada em anticorpos e ensaios de migração / invasão.
Epitelial para mesenquimal (EMT) é o processo pelo qual uma célula epitelial polarizada sofre uma variedade de alterações que resultam em, uma célula mesenquimal altamente móveis do tipo fibroblasto. Este processo ocorre, em parte, através de mudanças de expressão do gene e a degradação das junções aderentes, o que resulta num aumento da capacidade de migrar e invadem. Fisiologicamente, EMT desempenha um papel importante durante o desenvolvimento embrionário e cicatrização de feridas. Perda de controle adequado sobre EMT pode levar a fibrose e metástases de carcinomas 1,2.
A redução de E-caderina sobre a superfície de células epiteliais é um passo crítico para a progressão de uma célula através de EMT 3,4. A E-caderina é uma proteína transmembranar com uma única passagem que interage directamente com as proteínas da caderina nas células adjacentes. Em adição ao seu papel na adesão celular, a sinalização de E-caderina influências celular através de interacções entre a cauda citoplasmática de E-caderina umda variedade de proteínas reguladoras, nomeadamente β-catenina. β-catenina desempenha um papel importante na estabilização de junções aderentes. Durante canónica sinalização Wnt, β-catenina é libertado a partir de E-caderina e translocado para o núcleo, onde actua como um factor de transcrição a jusante na via de Wnt 3,4,5. No núcleo, β-catenina foi mostrada para aumentar a transcrição de diversos factores relacionados com o EMT, incluindo torção, Slug, fibronectina, e uma variedade de metaloproteinases de matriz de 3,6.
Além Wnts, a sinalização de TGF-β tem mostrado desempenhar um papel significativo na indução de EMT tanto durante o desenvolvimento normal e em estados de doença 7,8,9. TGF-β está envolvida na EMT que ocorre durante a formação da boca e no coração em desenvolvimento 10. Também foi implicada na fibrose e na progressão do cancro da metástase 7.
O procedimento descrito aqui provides indução consistente de EMT em uma variedade de tipos de células, sem a necessidade de manipulação genética. Este processo utiliza uma mistura de E-caderina, sFRP-1, e Dkk-1 e anticorpos bloqueadores de Wnt-5a e proteínas recombinantes de TGF-β1. Este coquetel é projetado para bloquear E-caderina baseada adesão ao realçar Wnt e TGF-β sinalização. A capacidade para a indução de EMT robusta é fundamental para a compreensão da biologia do processo e como manipulá-lo para fins terapêuticos. Marcadores comuns atuais da EMT, E-caderina (downregulated em EMT) e vimentina (regulada em EMT), podem ser encontrados co-expressos em câncer e assim não fornecem os melhores marcadores de diagnóstico de potenciais células metastáticas 12. Mais importante, a análise de uma variedade de tipos de células que tenham sido submetidos a EMT é útil para o desenvolvimento de assinaturas de expressão de genes comuns que podem ser utilizados para fins de diagnóstico em cancro e fibrose 11. Além disso, estudos recentes demonstraram que a LMT pode desempenhar um papel na formação de células estaminais de cancro, o que sugere que as células que sofreram EMT pode ser útil para o rastreio de fármacos para identificar compostos que pode ter como alvo estas células 13.
Os métodos anteriores para a indução de EMT têm geralmente usado estimulação de TGF-β ou modificação genética. Embora o TGF-β sozinho demonstrou induzir EMT em alguns tipos de células, que já foi demonstrado que TGF-β é necessário para EMT, mas não é suficiente em todos os tipos de células de 6,14. Usando modificação genética para a indução de EMT é demorado e trabalhoso. O método descrito aqui utiliza uma combinação de factores, incluindo, anti-humano de E-caderina, sFRP-1 anti-humano, Dkk-1 anti-humano, recombinante humana de Wnt-5a, e recombinante humana TGF-β1 para induzir de forma fiável EMT. Esta combinação de factores é concebido para bloquear a adesão de E-caderina-base, um passo crítico para a indução de EMT 4, e melhorar a sinalização de Wnt, adicionando a proteína Wnt-5a, bem como a utilização de anticorpos de bloqueio para os inibidores de Wnt, sFRP-1 e Dkk -1. Wnt e de sinalização de TGF-β foram mostrados para agir em um loop autócrino para induzir e manter a estatística de células mesenquimaise 6. Este método evita a indução da manipulação genética e é mais eficaz do que a utilização de TGF-β sozinho. Importante, que é capaz de observar a indução de EMT em tipos de células, incluindo MCF7 e PANC-1 de células, que tenham sido previamente demonstrado que não respondem exclusivamente a estimulação de TGF-β (Figura 5) 14.
As células tratadas com o EMT Induzir Mídia Suplemento show de morfologia fusiforme menos compacto e maior (Figura 1). Além disso, há uma diminuição da superfície de E-caderina expressão concomitante com um aumento na expressão de fibronectina, que são características de EMT (Figuras 2 e 3). Mesenquimais marcadores adicionais tais como vimentina e caracol também são regulados positivamente em células induzidas EMT, em comparação com os controlos não induzidos (Figura 4). Aumento habilidades de migração e invasão são as principais características funcionais das células mesenquimais. Em in vitro </em> Migração e invasão ensaios, as células tratadas com o Suplemento EMT Indução de mídia demonstraram um aumento significativo da capacidade de migrar e invadir (Figura 6).
Este método simples para a indução de EMT é útil para o estudo da sinalização EMT como demonstrado utilizando os dados de expressão de anticorpo de matriz mostradas na Figura 7. Diferentes tipos de células podem ser comparadas e pré-indução de pós-EMT para obter assinaturas de expressão mais comuns associados com EMT, tais como o aumento da CREB fosforilado e ERK1 / 2 observada em ambos MCF7 e de células induzida por EMT A549. S133 fosforilação de CREB estimula a ligação ao ADN e tem sido mostrado que actua a jusante de TGF-induzida por β1 EMT 15. ERK1 / 2 fosforilação também foi mostrado que actua a jusante de TGF-induzida por β1 EMT 16. Diferenças nas vias de sinalização entre os tipos de células também pode ser elucidada como pode ser visto com o aumento na GSK-3β fosforilação em células A549 contra p70S6K fosforilação em MCF7. Fosforilação GSK-3β na serina 9 diminui a função, e GSK-3β foi mostrado para inibir o factor de transcrição pró-EMT, caracol 17. Em contraste, p70S6K induz actividade de Snail e a sua fosforilação está associada com a activação de esta proteína de 18.
No geral, a indução simples e confiável de EMT, particularmente em células previamente apresentados não responder unicamente para TGF-β, é útil para a compreensão da biologia da EMT, identificar assinaturas de expressão comuns para o uso como marcadores prognósticos e desenvolvimento e avaliação de novas terapias para o câncer e doença fibrótica.
The authors have nothing to disclose.
Os autores gostariam de agradecer Julia Hatler e Martin Ramsden (R & D Systems) para discussão útil e revisão do 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 |