癌症干细胞的骨肉瘤存在(的CSCs)最近被链接到他们的发病机理。在这篇文章中,我们目前使用的CSC不依条件下生长的能力从传统的骨肉瘤(OS)的人获得活检原代细胞培养肿瘤干细胞的分离。
在与骨肉瘤(OS)的治疗目前的改进延长癌症患者的生命,但已发生转移时的五年存活率仍然不佳。癌症干细胞(CSC)理论认为有肿瘤细胞具有干细胞样的特性,包括以维持肿瘤和抗多种药物化疗的能力的肿瘤内的一个子集。因此,需要以推进靶向治疗的发展,以消除这一特定子集,以减少患者的发病率和死亡率OS生物学和发病机制的更好的理解。隔离的社区体育,社区体育建立的细胞培养,并研究其生物学对提高我们的操作系统生物学和发病机制的认识的重要步骤。源于人的操作系统的CSCs的从操作系统的活检建立已成为可能使用几种方法,其中包括以下创建nonadhere 3维的干细胞培养物的能力NT的条件。在这些条件下,肿瘤干细胞是能够创建由子干细胞形成的球形浮菌落这些殖民地被称为“细胞球”。在这里,我们描述了建立从OS活检获得常规操作系统的原代细胞培养CSC培养的方法。我们清楚地描述了分离和鉴定肿瘤干细胞所需的几个段落。
肉瘤是罕见的恶性结缔组织肿瘤从胚胎中胚层1主要源于一组异质性。不同类型的包括骨肉瘤和软组织肉瘤。骨肉瘤,一组比较少见的原发肿瘤,由若干亚型,包括骨肉瘤(OS)的。操作系统,骨中最常见的原发性肿瘤中的一个,是间充质恶性表现出广泛的临床,组织学和分子非均质2,3。不幸的是,操作系统主要是在儿童和年轻成人4时,5和代表60%的在儿童骨肉瘤的常见的组织学亚型6,7。操作系统通常影响骨骼区域,其通过快速骨生长特征( 例如 ,长骨的干骺端)。在OS,OS的常规,也称为延髓或中央OS的组织学不同的亚型,具有恶性肿瘤的高品位和配额SHA重的80%的8。这80%的由60%的常规的成骨细胞的OS,10%软骨细胞的OS,以及10%的成纤维细胞的OS 6,8-10。其他操作系统亚型包括间变性,毛细血管扩张,巨细胞丰富和小细胞操作系统。尽管联合手术,并在OS的管理化疗的进步,结果仍然较差,患者65-70%长期存活率无转移11,12。远处复发频繁发生作为肺转移或,较不频繁,如转移到遥远的骨骼和局部复发13。转移通常对常规治疗有抗性。这种阻力就是为什么10年无病生存率是转移性肿瘤患者约30%在诊断14,15的原因。
与正常组织,癌组织组成的细胞类型的异质集合。肿瘤内细胞似乎对应于不同的发展阶段。在任意normal组织驻留的细胞亚群与到selfrenew的能力,从而为组织稳态祖细胞和成熟细胞。同样地,癌症是在不同的发展阶段组成细胞的类似异质群体,具有不同程度的增殖和致瘤性的。这些癌细胞的子集,被称为癌症干细胞(CSCs的),构成自保持细胞到selfrenew和维持肿瘤的恶性潜能异能力,从而产生了构成肿瘤本体16上的不同的细胞谱系的一个储存器。在20世纪90年代,在急性髓细胞白血病的研究为CSC亚群17,18的存在提供了第一个令人信服的证据。社区体育会,因为从实体瘤19的大量的隔离,从而成为在癌症研究中研究最多的话题之一。肿瘤干细胞可能确实是从正常干细胞的突变的基因,使正常的出现癌干细胞20-23。多重转化突变和互动的微环境也可促进健康的祖细胞和成熟细胞获取自我更新能力和不朽的典型化CSCs的。大约有这一转型几种假说。健康祖细胞,健康成熟细胞和癌细胞,可以去分化干细胞,通过激活自我更新相关基因24-28获得干细胞样表型。尽管最近的几项研究,肿瘤干细胞的起源尚未被发现。
肿瘤干细胞的一个具体特点是,他们的能力抵御多的治疗方法,其中包括联合手术和化疗不同的药物。最近的研究表明,肿瘤干细胞也可能获得耐细胞毒性化疗药物。对于该电阻可能的解释包括ATP结合盒(ABC)多药转运的过表达(即MDR1和BCRP1),化疗代谢酶如醛脱氢酶1(ALDH1),和/或在细胞周期动力学30-33的变化的过表达。的已迄今描述的所有这些概念的直接后果是,癌症治疗将是有效的只有当CSC亚群被完全消除,而如果甚至单个CSC存活局部复发或远处转移可能发生。
的CSCs在人类肉瘤34,特别是操作系统35,或者在任何其他的骨和软组织癌症,发现具有重要的临床意义,因为它提供了一个可能的解释,为什么许多治疗似乎是有效的最初,但患者后来复发。因此,反对传统的OS未来战场的希望是基于对以下操作系统的CSCs由于定向到此子的分子特性的创新药物的发展寻找新的和具体的有针对性的治疗人口和CSC生物学研究。
在1992年,Reynolds和同事,谁正在调查的干细胞的一个子集是否存在于成年哺乳动物脑,研制分离怀疑是干细胞样细胞36,37的细胞的方法,该方法是基于对所述特定能力当非粘性的条件下生长,这些细胞以形成球形菌落。类似的技术被吉布斯和同事在2005年用于研究干细胞样细胞在骨肉瘤38亚群。分离并从不同类型的常规操作系统的原代细胞培养表征操作系统的CSCs,我们决定以适应该技术对于OS的细胞系。
这里,我们描述了球形成测定的这种适配方法,称为“sarcosphere测定法”,它可用于操作系统的CSCs从常规操作系统的人类活检衍生有限原代细胞系分离。我们还描述了所有技术üsed将验证由该测定分离的细胞系的干细胞样的CSC型:1)表征多能胚胎干细胞(ESCs的基因的表达的评价)与CD133基因,这是肿瘤干细胞的标志物的; 2)集落形成单位(CFU)测定; 3)的这些细胞分化为适当的分化条件下的成骨细胞和脂肪细胞的能力评价; 4)通过免疫染色和流式细胞仪分析间质干细胞的表面标记(MSCS)( 即,CD44,CD105和STRO-1)的研究; 5)这些细胞的ALDH活性的评估。
的CSCs具有几个特性,允许在肿瘤散装这个特定的蜂窝子集的标识。上的这些特征,例如获得性抗性细胞毒性化疗药物为ATP结合盒多药转运蛋白28,32,33,或用于解毒酶如ALDH 32的表达的上调的表达,为表达的基础特定表面标记,如CD133,CD44,CD34,CD90,和其他30,34,35,41,几种不同的方法来分离的CSCs已经开发了42-44。这些技术之一是球形成测定法,它是基于的CSCs的非贴壁条件下生长的能力。
组织干细胞和肿瘤干细胞的形成球体的能力中,第一次研究由Reynolds等37描述对神经干细胞的鉴定。随后,吉布斯等人。我们38编这些研究,开始从实体瘤中分离的CSCs,特别是从骨肉瘤。我们已经决定使用由吉布斯等人出的球形成测定方法。从常规活检OS OSA获得的细胞系的CSC隔离。我们适于原来的方法来改善该测定法的结果,并促进其用于其它癌细胞系的再现性。参照建立球体形成实验中,我们证实了电镀40,000个细胞/孔为在测定开始时保持在隔离细胞好的做法。这招是非常重要的,以避免球状菌落从蜂窝聚集和不能从一个单一的CSC的特定和独特的能力非粘附的条件下生长,并形成一个球面菌落发起的可能性。这种能力是该测定的一个特别关键点。
我们还证明,要获得的球形成一个良好率,这是足以作为在原始方法中描述每天刷新的生长因子等份每3天,不。在这项研究中,我们还建立并广泛描述的好方法分离时非粘附的条件下培养所形成的球形菌落。这一步骤是在该测定中非常重要,因为这是非常重要的,试图尽可能多的球体尽可能在每个中形成的的隔离良好而不损坏它们。同样重要的是隔离仅球体而不是单细胞,这可能留在悬浮液用于测定的持续时间。为了克服这些关键点,我们已经开发出一种特殊的分离方法,其中,如上图所示,给了CSC隔离了良好的效果。显然,是并非所有所形成的球体可以回收的可能性,但损失百分比非常低。事实上,我们也有可能使用过滤器40微米毛孔隔离球,他们会变大(表后编约100 – 200个细胞)。
这种隔离停止球体形成,但是允许待过滤的单细胞,甲基纤维素残基的一部分,并且最小球体。这消除由彻底过滤在协议中所述进行。
此外,通过40微米网状具有最小球面菌落随之损失最大球形菌落的选择允许一个带,以形成球形菌落最高容量并以更大的干性选择的CSCs。所有这些修改进行,以提高该测定,并帮助研究人员在研究的CSCs理解和重现球体形成测定的原始方法的最关键的步骤。
在体外方法对分离肿瘤干细胞研究,这项研究的目的是显示这个球改编形成实验如何是一个很好的方法,从分离肿瘤干细胞OSA细胞系。到原来的方法和详细隔离技术改编所述提高其疗效。在很短的时间,可以得到良好的数目的CSCs的并用于多种实验。因此,能够迅速地确认干细胞样表型,尤其是,要研究双茎样表型表征操作系统的CSCs。因此,这个修改后的分析可能是孤立肿瘤干细胞和研究其生物学一个很好的技术。在未来,该方法中,与另外的修改,也可用于分离从由稀有实体肿瘤的活组织检查获得的其他有限癌细胞系的CSCs。
隔离罕见实体瘤,如OS的CSCs的可能性,不仅允许左右这个特定癌症研究改善,但也延伸到不同类型的癌症,开发其隔离更好方法的研究和对生物学的未来研究这个重要的细胞子集。因此,在我们在这项研究中所做的那样,它通过CSC生物学的研究,以改善CSC隔离的方法中,以找到分子靶和显影针对这个特定的蜂窝子集的非常具体的抗癌疗法,这可能是负责的最终目标是非常重要的维持原发肿瘤,其复发的发展,和转移的若干器官的起源。 CSC生物学的研究也是寻找治疗方法,可能是癌症,如操作系统,为此,新辅助治疗后的存活率仍然非常差的固化精辟重要。
The authors have nothing to disclose.
This study was supported by ITT (Istituto Toscano Tumori) Grant Proposal 2010.
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline with Ca and Mg (DPBS) | LONZA | BE17-513F | _ |
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline without Ca and Mg (DPBS) | LONZA | BE17-512F | _ |
Porcine Trypsin 1:250 | BD Difco | 215310 | Solvent: DPBS. Stock concentration: Powder |
Ethylenediamine tetraacetic acid disodium salt dihydrate(EDTA) | Sigma-Aldrich | E4884 | Solvent: DPBS. Stock concentration: Powder |
Collagenase from Clostridium histolyticum | Sigma-Aldrich | C0130 | Solvent: Buffer Solution pH 7.4. Stock concentration: Powder |
Dimethyl sulphoxide (DMSO) | BDH Chemicals-VWR | 10323 | _ |
Nutrient Mixture F-12 Ham | Sigma-Aldrich | F6636 | Solvent: Ultrapure dH2O. Stock concentration: Powder |
2-Phospho-L-ascorbic acid trisodium salt | Sigma-Aldrich | 49752 | Solvent: DPBS. Stock concentration: 5 mg/ml |
β-Glycerol phosphate disodium salt pentahydrate | Sigma-Aldrich | 50020 | Solvent: DPBS. Stock concentration: 1M |
Insulin. Human Recombinant | Sigma-Aldrich | 91077 | Solvent: NaOH 0.1M. Stock concentration: 10 mM |
3-Isobutyl-1-methylxanthine | Sigma-Aldrich | I5879 | Solvent: DMSO. Stock concentration: 500 mM |
Indomethacin | Sigma-Aldrich | I7378 | Solvent: DMSO. Stock concentration: 200 mM |
Dexamethasone | Sigma-Aldrich | D4902 | Solvent: DMSO. Stock concentration: 1 mM / 100 µM. Stock in nitrogen liquid to maintain the biological activity |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Sigma-Aldrich | F7524 | _ |
Fetal Bovine Serum South America | EUROCLONE | ECS0180L | _ |
Penicillin-Streptomycin (PEN-STREP) 10,000 U/ml | LONZA | DE17-602E | _ |
Methyl cellulose | Sigma-Aldrich | 274429 | Solvent: Ultrapure dH2O. Stock concentration: 2% |
Putresceine dihydrochloride | Sigma-Aldrich | P5780 | Solvent: Ultrapure dH2O. Stock concentration: Powder |
apo-Transferrin | Sigma-Aldrich | T-1147 | Solvent: DPBS. Stock concentration: 25 mg/ml |
Human Epidermal Growth Factor (EFGF) | Sigma-Aldrich | E5036 | Solvent: DPBS pH 7.4. Stock concentration: 10 µg/ml |
Fibroblast Growth Factor-Basic Human | Sigma-Aldrich | F0291 | Solvent: DPBS +0.2% BSA. Stock concentration: 25 µg/ml |
Selenous Acid | Sigma-Aldrich | 211176 | Solvent: DPBS. Stock concentration: 30 mM |
Progesterone | Sigma-Aldrich | P8783 | Solvent: ETOH. Stock concentration: 10 mM |
Toluidine Blue O | Sigma-Aldrich | 198161 | Solvent: Ultrapure dH2O. Stock concentration: Powder |
Oil Red O | ICN Biochemicals | 155984 | Solvent: 2-Propanol. Stock concentration: Powder |
Naphtol AS-MX Phosphate Disodium Salt | Sigma-Aldrich | N5000 | Solvent: DMSO. Stock concentration: Powder |
Fast Blue BB Salt | Sigma-Aldrich | F3378 | Solvent: TrisHCL pH 9.0. Stock concentration: Powder |
Fast Red Violet LB Salt | Sigma-Aldrich | F3381 | Solvent: TrisHCL pH 9.1. Stock concentration: Powder |
Bovine Serum Albumin Fraction V (BSA) | Sigma-Aldrich | A-4503 | Solvent: DPBS. Stock concentration: 2% |
Alizarin Red S | ICN Biochemicals | 100375 | Solvent: Ultrapure dH2O. Stock concentration: Powder |
Formaldehyde solution | Sigma-Aldrich | 533998 | 4% |
Triton 100X | MERCK | 11869 | Solvent: DPBS. Stock concentration: 0.2%. Danger_Use only under chemical wood |
Calcein | MERCK | 2315 | Solvent: DPBS . Stock concentration: 200 µg/ml |
2-Propanol | MERCK | 109634 | Danger_Use only under chemical wood |
Ab-CD105 (Mouse monoclonal [SN6] to CD105 (FITC) | Abcam | ab11415 | Liquid. Application: Flow Cytometry (Flow Cyt) |
Ab-CD44 (Mouse monoclonal [F10-44-2] to CD44 (PE/Cy7®) ) | Abcam | ab46793 | Liquid. Application: Flow Cytometry (Flow Cyt) |
Ab-CD45 (Mouse monoclonal [MEM-28] to CD45 (PerCP)) | Abcam | ab65952 | Liquid. Application: Flow Cytometry (Flow Cyt) |
Ab-CD105 (Human CD105 Purified Antibody) | Invitrogen | MHCD10500 | Solvent: DPBS. Stock concentration: Lyophilized. Application: Immunofluorescence staining (IF) |
Ab-CD44 (Anti-CD44 Antibody) | Abcam | EPR1013Y(ab51037) | Solvent: DPBS. Stock concentration: Lyophilized. Application: Immunofluorescence staining (IF) |
Ab-Stro-1 (Mouse anti-STRO-1) | Invitrogen | 398401 | Solvent: DPBS. Stock concentration: Lyophilized. Application: Flow Cytometry (Flow Cyt) Immunofluorescence staining (IF) |
Alexa Fluor 488 (Anti-Rabbit IgG (Alexa Fluor 488 Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L)) | Invitrogen | A-21206 | Solvent: DPBS. Stock concentration: Lyophilized. Application: Immunofluorescence staining (IF) |
FITC Anti-Mouse IG (FITC-Rabbit Anti Mouse IgG (H+L)) | Invitrogen | 61-6511 | Solvent: DPBS. Stock concentration: Lyophilized. Application: Flow Cytometry (Flow Cyt) Immunofluorescence staining (IF) |
Alexa Fluor 635 Phalloidin | Invitrogen | A34054 | Solvent: DPBS. Stock concentration: Lyophilized. Application: Immunofluorescence staining (IF) |
AutoMACS™Running Buffer MACS Separation Buffer | Miltenyi | 130,091,221 | Liquid. Store at 4°C |
QIAzol®Lysis Reagent | QIAGEN | 79306 | Danger_Use only under chemical wood |
QUANTITECT® Reverse Transcription Kit | QIAGEN | 205314 | _ |
Chlorophorm | Sigma-Aldrich | C2432 | Liquid. Danger_Use only under chemical wood |
Laminar flow hood | GELAIRE | BSB6A | _ |
Chemical hood | ARREDI TECNICI Villa | Modello DYNAMICA | _ |
CO₂ incubator | Officine Meccaniche KW | CO2W91 | _ |
Centrifuge | EPPENDORF | 5415R | _ |
Laser Scanning Confocal Microscopy LSM 5109 Meta | ZEISS | _ | _ |
iCycler PCR Thermalcycler | BIORAD | _ | _ |
CyFlow®SPACE | (PARTEC) | _ | _ |
Inverted Micrposcope Axiovert 200M | ZEISS | _ | _ |
Freezing container , | Nalgene | _ | _ |
Original Pipet-Aid | pbiBrand | _ | _ |
Micropipettes | EPPENDORF | _ | _ |
Glass Pasteur Pipette | SIGMA | _ | _ |
VICTOR3™ | PERKIN ELMER | _ | _ |
Conical tubes (15 and 50 mL) | BD FALCON | 352096 (for 15 mL) 352070 (for 50 mL) | _ |
24 Well Clear Flat Bottom TC-Treated Multiwell Cell Culture Plate | BD FALCON | 353047 | _ |
6 Well Clear Flat Bottom Ultra Low Attachment Multiple Well Plates | CORNING | 3471 | _ |
Serological pipettes (5 and 10 mL) | BD FALCON | 357543 (for 5 mL) 357551 (for 10mL) | _ |
Syringe (5mL) | B|BRAUN | 4617053V | _ |
Petri dish 100X20 mm | BD FALCON | 353003 | _ |
Röhren Tubes (3,5 ml, 55x12mm, PS) | SARSTEDT | 55,484 | _ |
Petri dish 60X15 mm | BD FALCON | 353004 | _ |
Cryovials 1.5 ml | NALGENE | 5000-1020 | _ |
Cell CultureFlasks 25 cm² | BD FALCON | 353014 | _ |
Nylon Net Filter, Hydrophilic | MERCK | NY4104700 | _ |
Swinnex Filter Holder | MERCK | SX0002500 | _ |
Perry tweezer | _ | _ | _ |
Lancet | _ | _ | _ |
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