Sistema de co-cultura com uma fatia organotípicas Cérebro e esferóide 3D de carcinomas de células

Investigações histológicas anteriores de metástase cerebral demonstrou mudanças rápidas e drásticas das células gliais residentes, especialmente de astrócitos e microglia ^13. Para estudar essas mudanças e interações com as células de carcinoma, este sistema de co-cultura romance é bem adequado. Outros campos de pesquisa já tem experiência de longa data com organotípicas fatias do cérebro do hipocampo. Uma vantagem é que as culturas organotípicas do hipocampo do cérebro de fatia são viáveis ​​e eficazmente conservados durante dias ou semanas, tornando-o adequado para as experiências de longo prazo. Desde a introdução de Stoppini do sistema de fatia de hipocampo organotípicas em 1991, tem sido amplamente utilizada, por exemplo, na pesquisa de doenças degenerativas. Assim, este sistema de co-cultura de inovar representa uma modificação de um método bem estabelecido com uma variedade de aplicações em biologia tumoral ^9,11. A modificação nos ofereceu um modelo reproduzível para avaliar o grau de invasão tumoral afterwards e culturas cultivadas pelo método de interface são idealmente adequado para experiências que requerem uma estrutura tridimensional. Várias técnicas têm sido utilizadas para co-cultura de fatias de hipocampo organotípicas com outras células. Estes incluem um sistema indirecto entre as células de macrófagos e a fatia de cérebro organotípica ^14, e um co-cultura directa de duas fatias diferentes da região do hipocampo ^15. Agregados glioma também foram co-cultivadas com fatias de cérebro ^16. Estes modelos podem ser utilizados para analisar eventos celulares e moleculares nas fatias do cérebro, mas não permitem o contato direto, fisiológica entre as células tumorais, microglia e parênquima cerebral. Além disso, este método permite a observação da microglia, sem contaminação de osso derivadas de medula periféricas monócitos / macrófagos. A utilização do modelo de ratinho transgénico CCR2 e CX3CR1 é uma melhoria fundamental devido ao facto de que é difícil de distinguir da microglia residentes invadam monócitoscom base em suas propriedades semelhantes ^17,18,19. Embora a injecção intracerebral de células de carcinoma permite investigar a progressão do tumor, não se pode dizer tanto quanto a saber se as células semelhantes a macrófagos rodeadas originam a população residente microglia do cérebro ou da medula óssea derivadas de monócitos / macrófagos periféricos ^17. A equipe de Kettenmann introduziu um modelo fatia do cérebro organotípica que envolveu a inoculação de células de glioma em fatias de cérebro com um micromanipulador ^20. No entanto, gliomas malignos primários diferem em muitos aspectos de carcinomas metastáticos. Primeiro, gliomas malignos são de origem mesenquimal, não metástase fora do sistema nervoso, e migrar / invadir células individuais como sem fronteira entre tumor e tecido cerebral. Por outro lado, o crescimento infiltrativa é uma característica típica patológico, e tais carcinomas geralmente migram / invadir como coortes. Em segundo lugar, os carcinomas frequentemente tentam reconstruir estruturas epiteliais no cérebro, ao passo que as células gliaistente separar o tumor a partir do tecido do cérebro por um (pseudo) da cápsula. Considerando-se características biológicas e morfológicas, glioma maligno e metástase dos carcinomas não são realmente comparáveis. Por estas razões, é modificado e desenvolvemos um sistema de co-cultura em que não co-cultura de injectar mas um tampão de células de carcinoma adjacente à fatia cerebral. Além disso, observou-se acumulação de microglia e astrócitos, na fronteira do bujão do tumor, o que significa que a microglia inserir a ficha do tumor e pode ser facilmente detectada por microscopia de campo brilhante e confirmados posteriormente por meio de microscopia confocal. As células cancerosas invadir na fatia do cérebro, que é comparável à do real em situação vivo e uma observação feita por Baumert e seus colegas, que encontraram uma zona de infiltração em 63% dos casos de autópsia com metástases cerebrais ^21.

Por causa da falta de perfusão de sangue, existem apenas residente macrófagos / microglia nesta cultura. Além disso, por causa da mcélulas Issing T e, portanto, ausentes alo-reactividade, as células de carcinoma humano pode ser utilizado para a co-cultura, mesmo com fatias de cérebro de ratos imunocompetentes como em ratos (NMRI, B6, ou Wistar). Tal pode servir como uma alternativa para o modelo do ratinho nu. Desde 4-5 fatias pode ser obtido a partir de cada ratinho, são necessários números significativamente reduzidos de animais, em comparação com os modelos de injecção existentes. Além disso, os animais não sofrem durante um longo período de doença metastática e não submetidos a procedimentos operatórios repetitivamente ^22.

Com este sistema de co-cultura, que demonstraram a activação da microglia por células cancerosas e a capacidade de promover a invasão de células de cancro. Além disso, esta é a primeira vez, para o nosso conhecimento, microglia foram encontrados para transportar activamente células de carcinoma ^23.

Apesar de todas estas vantagens, o sistema de co-cultura tem, de fato, também limitações. É ainda um in vitromodelar faltando os passos de metástase antes da colonização. Por causa da falta de perfusão, não é possível estudar o extravasamento. Assim, o caminho alternativo para estudar o extravasamento é usar o modelo in vivo de injecção ou o sistema de câmara de Boyden modificada com a matriz extracelular, as HUVEC e astrócitos para imitar a barreira sangue-cérebro ^22,24. O método de co-cultura fatia do cérebro é ainda um modelo confiável e reprodutível com muitas vantagens e um potencial para uma grande variedade de aplicações, tais como a análise da colonização, em particular, com um foco sobre o papel das células residentes. A combinação com outras técnicas estabelecidas (como a imuno-histoquímica, microscopia confocal e microscopia de lapso de tempo) apoia a investigação de interações diretas célula-célula. É uma alternativa e complementação de outras técnicas fáceis e oferece acesso à investigação das pistas e efeitos como impostas pelo microambiente metastático.