Ce protocole est de récupérer et de préparer des cellules-cibles rares à partir d’un mélange avec des cellules non cibles fond pour la caractérisation génétique moléculaire au niveau unicellulaire. Qualité de l’ADN est égale à cellules individuelles non traitées et permet application unicellulaires (les deux dépistage basé et ciblée d’analyse).
Cellules cibles rares peuvent être isolés dans un fond important de cellules non ciblés à l’aide d’anticorps spécifiques pour des protéines de surface des cellules cibles. Une méthode récemment développée utilise un fil médical fonctionnalisé avec des cellules épithéliales anti adhérence molécule (EpCAM) anticorps pour in vivo l’isolement des tumeurs des cellules (CTC)1en circulation. Une cohorte de patients appariés en cancer de la prostate non métastatique ont montré que la technique d’isolation en vivo a entraîné un pourcentage plus élevé de patients positifs pour CTC ainsi que les comptes de la CCT supérieurs par rapport à l’étalon-or actuel dans l’énumération de la CCT. Comme les cellules ne peuvent pas être recouvrés auprès des dispositifs médicaux actuels, un nouveau fil fonctionnalisé (dénommé périphérique) a été fabriqué permettant la capture et le détachement ultérieur des cellules par traitement enzymatique. Les cellules sont autorisés à fixer à l’appareil, visualisé sur un microscope et détaché à l’aide d’un traitement enzymatique. Cellules récupérées sont cytocentrifuged sur glissières recouvertes de membrane et récoltées individuellement par le biais de microdissection laser ou micromanipulation. Unicellulaire échantillons sont ensuite soumis à l’amplification du génome entier de cellule unique permettant plusieurs analyse en aval, y compris les méthodes de dépistage et spécifique à la cible. La procédure d’isolement et de récupération rendements haute qualité ADN des cellules individuelles et n’altère pas l’amplification du génome entier ultérieures (WGA). Amplification de l’ADN d’une seule cellule peut être transmise au dépistage et/ou ciblées d’analyse tels que l’hybridation génomique comparative array (tableau-CGH) ou séquençage. Le dispositif permet ex vivo l’isolement des échantillons de cellules rares artificiel (c.-à-d. 500 cellules cibles dopés dans 5 mL de sang périphérique). Alors que les taux de détachement des cellules sont acceptable (50-90 %), le taux de récupération des cellules individuelles sur glissières s’étend sur une vaste gamme dépend de la lignée cellulaire utilisée ( 50 %) et a besoin d’une plus grande attention. Cet appareil n’est pas autorisé pour l’utilisation chez les patients.
Récemment, CellCollector DC01, un fil médical fonctionnalisé avec des anticorps anti-EpCAM pour isoler la CTC de sang périphérique des patients atteints de cancer, a été ajouté à la gamme méthodique de CTC énumération1,2,3 . Dans une étude actuellement en cours dans le cancer de la prostate non métastatique, ce fil fonctionnalisé rapports presque deux fois plus de patients CTC-positifs et CCT supérieure compte chez les patients séropositifs au CCT par rapport à CellSearch, l’étalon-or dans l’énumération3 de la CCT . Grâce à cette performance encourageante, isolement des cellules d’un fil médical fonctionnalisé pour l’analyse de la cellule unique serait souhaitable, mais ni le traitement enzymatique avec des solutions de détachement cellulaire (par exemple , la trypsine) ni microdissection laser permet la récupération des cellules intactes (données non présentées).
Pour permettre le détachement des cellules capturées, une nouvelle génération de fils fonctionnalisés était équipée d’un polymère spécifique. Ce polymère, qui relie l’anticorps de capture le fil, est sensible à un traitement de tampon de sortie permettant le détachement des cellules intactes (CellCollector DC03 dénommé dispositif). Le nouveau dispositif fonctionnalisé, permet d’isoler des cellules cibles de différentes concentrations des cellules de ligne de cellules cancéreuses dopés à l’albumine sérique bovine (BSA) / tampon phosphate salin (PBS) et du sang périphérique, respectivement.
Pour faciliter la détection visuelle des cellules sur l’appareil et après récupération, les cibler les cellules cancéreuses sont étiquetés avec la carboxyfluorescéine succinimidyl ester (CFSE) et une coloration de l’ADN avant le traitement de récupération (i.e. charge et de dépose). Les effets du traitement sur la qualité de l’ADN des cellules simples ont été préalablement évalués après WGA au moyen d’un contrôle de la qualité PCR4,5, CGH-array6,7 et ciblé de séquençage7 n’indiquant aucune différence par rapport aux cellules non traitées micromanipulés partir de suspensions cellulaires7. L’avantage de cette méthode réside dans la combinaison de pré-enrichissement rare de la cellule-cible et la récupération des cellules pour analyse en aval de cellule unique (Figure 1). Le périphérique actuel marqué CE en vivo collection est généralement utilisé pour le dénombrement des PTC, plutôt que pour la caractérisation moléculaire de cellules individuelles2,8. Cependant, une analyse plus complète pour étudier l’hétérogénéité entre les CTC depuis longtemps pour l’analyse au niveau des cellules individuelles (c’est-à-dire ciblées séquençage au niveau unicellulaire). Autres méthodes basées sur les cellules reposent sur isoler immunomagnetic CTC EpCAM séropositifs et manipulation cellule unique basé sur diélectrophorèse pour analyse génétique moléculaire ultérieures9,10. Caractérisation moléculaire des PTC est une condition importante pour leur mise en oeuvre utile en milieu clinique et est tout aussi importante dans la recherche fondamentale de la cascade métastatique. En parallèle de la CTC, circulation tumeur ADN (ADNct) est devenu d’une grande importance car elle permet l’analyse d’ADN du fardeau tumoral avec isolement technique minimale procédures11,12. Les approches de la cellule en fonction pourraient servir comme une contribution complémentaire car elle permet de RNA13,14 et protéine15 analyse de l’expression et également pour la CCT dérivé cell cultures ou xénogreffes16, 17. bien que des obstacles tels que la récupération de cellules faibles et autorisation pour l’utilisation chez les patients doivent encore être surmontés, la méthode de verrouillage et la lâcher prend une prochaine étape importante vers la caractérisation des cellules cibles rares.
Le protocole décrit vise à récupérer des cellules du fil fonctionnalisé (dénommé périphérique) pour l’analyse génomique ex vivo unicellulaires. Nous avons testé trois lignées de cellules EpCAM-positive (HT-29, LNCaP et VCaP), mais en principe, cette méthode peut être appliquée à n’importe quelle ligne de cellules exprimant EpCAM. Cellules cibles EpCAM séropositifs peuvent être présentés à l’appareil comme suspension cellulaire pur (voir 2.1.) ou mélangé dans un surplus de cellules de fond (par exemple. périphérique sang, voir 2.2.). Considérant que surtout ce dernier peut être utilisé pour tester les capacités d’isolement dans des conditions rares cellules, un réglage fin du nombre de cellules attachées au fil peut être fait en utilisant le faible volume décrit l’approche (voir 2.3.). Comme les différences entre les lignées cellulaires sont à prévoir, la densité cellulaire appropriée pour charger le fil, rotation vitesse ainsi que le temps d’incubation doivent être testés empiriquement en évaluant le nombre de cellules attachées à l’aide d’un microscope d’immunofluorescence.
Pour les applications en aval de la génomique au niveau unicellulaire WGA, est nécessaire. La méthode WGA de choix peut-être différer entre les laboratoires et, en principe, notre méthode est ouvert à toutes les méthodes que peut gérer les échantillons obtenus de microdissection laser ou micromanipulation. Dans ce protocole, nous utilisons une méthode basée sur l’ADN enzymatiquement fragmenté en raison d’une meilleure performance par rapport à une chaleur-fragmentation selon WGA7. En option, seule les cellules peuvent être transmises à WGA isotherme permettant20,21de profilage d’ADN ultérieur.
Le protocole décrit vise à récupérer les cellules intactes après qui est attaché à une nouvelle génération de fils fonctionnalisés pour l’analyse génomique de cellule unique. La première génération des fils fonctionnalisés, qui représentent également les dispositifs d’enrichissement homologation uniquement in vivo sur le marché jusqu’à présent, ont été utilisée pour l’énumération des CTC chez les cancéreux métastasé. Les publications précédentes et nos propres données suggèrent la technique d’isolation en vivo pour être plus sensible par rapport à l’étalon-or actuelle technologie2. Ainsi, équiper cette technique d’isolation in vivo avec une fonction de récupération telle que réalisée dans le dispositif permet alliant haute récupération CCT caractérisation au niveau unicellulaire.
Cependant, l’appareil n’est pas autorisé pour l’utilisation chez les patients, par conséquent, les données cliniques ne sont pas disponibles. Ex vivo des applications (c’est-à-dire isoler CTC de sang périphérique après le prélèvement) ne sont pas recommandés car la technologie est adaptée pour les paramètres présents dans le cubital vaine, par exemple faible diamètre de la vaine (augmentation de la probabilité de un contact entre la CCC et l’anticorps de captures en direct) et les temps de rétention longue (30 min, permettant à 2 ou 3 L de sang à passer le fil). Cependant, tel qu’indiqué dans l’article 2.2. cellules cibles peuvent être également isolés dans des échantillons mixtes7.
Une limitation du courant de la méthode est la récupération inefficace des cellules non fixées après détachement des fils. Ceci, cependant, pourrait être amélioré par une étape de fixation cellulaire avant le traitement de détachement.
En résumé, ce protocole est un premier pas vers l’utilisation combinée d’une technique d’isolation en vivo avec récupération de cellules pour caractériser génétiquement les cellules individuelles. Des efforts supplémentaires doivent lever l’optimisation de la récupération de la cellule et la clairance pour son application dans les patients1,2. Cependant, la médecine personnalisée pour les décisions de surveillance et de la thérapie de traitement dépasse énumération des PTC. Ainsi, cette méthode est une première étape vers la caractérisation génomique de la CCT au niveau de la cellule unique.
Les applications vers l’analyse du transcriptome unicellulaires semblent possibles, comme les cellules intactes sont récoltés. Cependant, il reste à évaluer si la procédure de récupération a un impact sur l’intégrité du RNA (p. ex. transmission monocellules récupérés à la lyse directe, suivie de la RT-qPCR22). En cas de succès, caractérisation de cellules uniques (p. ex. , CTC) peut être déplacée au niveau transcriptome, permettant des analyses plus détaillées. À cet égard, RNA-seq en utilisant Smart-seq2 fournit un outil précieux pour l’analyse en aval de RNA des cellules simples l’ADNc préamplifié (obtenu au cours de la préparation de bibliothèque de RNA-seq) peut être soumis aux PCR quantitative. Cela permettra une cible combinée et l’analyse axée sur la projection de monocellules récupéré22,23.
Les fils fonctionnalisés actuelles reposent sur les anticorps anti-EpCAM qui est un marqueur épithélial largement utilisé pour la sélection positive de PTC24. Comme plusieurs CTC pourrait downregulate marqueurs épithéliaux comme cytokératines ou EpCAM25, l’ajout d’anticorps comme HER2/nouveau augmenterait les chances d’isolement de la CCT. Plusieurs anticorps basé enrichissement des stratégies ont été développés et examinés par Ferreira et al. en 2016,26. Un mélange d’anticorps immobilisés sur un fil pourrait être une amélioration future de la technologie menant à l’isolement d’un plus grand nombre et autres sous-types des PTC.
Il est obligatoire pour toutes les étapes impliquant le fils de manutention pour garder la partie fonctionnelle du fil immergée dans une solution pour maintenir son fonctionnement. Nous vous recommandons de placer le fil dans 1 x PBS lors de l’évaluation (microscope ; e.g. 3.1 les étapes. -3.3.) et le stockage. Afin d’éviter une coloration inappropriée, nous recommandons une solution colorante en étapes 1.2.1 fraîchement préparé. et 1.2.2. Cellules faiblement colorées entravent la cellule de comptage sur le fil et peuvent conduire à la sous-estimation des cellules attachées.
Il faut éviter de brancher la pipette Pasteur avec le capuchon en caoutchouc lorsque vous insérez le fil dans la pipette Pasteur pour chargement ultérieur de la suspension cellulaire (étape 2.3.4.). Le capuchon en caoutchouc est utilisé pour maintenir le fil en place afin que la partie fonctionnelle est située à l’intérieur de l’embout de la pipette Pasteur. Si le bouchon est trop fermement attaché à l’arrière de la pipette Pasteur, chargement de la suspension cellulaire n’est pas possible. Dans ce cas, faciliter la PAC telle que l’air qui est déplacé par la suspension de cellules chargées peut laisser la pipette.
Plier le fil est crucial pour son orientation au cours de la cellule de comptage en étapes 3.2. et 3.3. Monter les conducteurs avec le ruban adhésif tel que la fin ne fonctionne pas du fil vient de se coucher sur le côté. Après la numérisation de toute la longueur de la partie fonctionnelle, le fil est enroulé 180° alors que l’autre moitié du fil fonctionnel peut être scanné. Cette étape est importante pour les premières expériences d’évaluer le nombre de cellules sur le fil. Une fois que le nombre de cellules pour une lignée cellulaire et une procédure est évalué, la procédure peut être répétée sans cellule de comptage (e.g. seulement vérifiant la présence de cellules ou de l’omission de cette étape). Pipetage prudent est cruciale pour éviter la perte de cellules en réduisant le volume du liquide surnageant dans étape 4.8. Assurez-vous de pipetage se fait en douceur sans provoquer de turbulences au culot.
The authors have nothing to disclose.
Cette étude a été financée par le fonds autrichien de Science (FWF), projet-no. J’ai 1220-B19 (au PS) dans le cadre du projet ERA-NET en recherche translationnelle de Cancer (TRANSCAN) « Circulating tumeur des cellules comme biomarqueur de la maladie résiduelle dans le Cancer de la Prostate (CCT-SCAN) ». Candidate au doctorat S.C. a été formé dans le cadre de la médecine moléculaire de programme de doctorat de l’Université médicale de Graz. Les auteurs remercient Nina Schlögl, Daniel Kummer, Gabi Wendt, Claudia Chudak, Julia Schulz et Johanna Schiller pour leur assistance technique d’experts. Les auteurs remercient Georg Peinhaupt pour la prise en charge de la conception graphique.
Gilupi Release Buffer | Gilupi | GIL083 | Used to detach cells from the wire |
McCoy's 5A Medium (1x) suppl. with L-Glutamine | Thermo Fisher Scientific | 16600-082 | Culture medium used for HT-29 cells, adapt culture medium to cell line used for the experiments |
HEPES Buffer Solution (1 M) | PAA | S11-001 | Supplement for McCoy's 5A Medium |
Foetal Bovine Serum Gold | PAA | A15-151 | Supplement for McCoy's 5a Modified Medium |
Penicillin-Streptomycin (100x) | Biowest | L0018-100 | Supplement for McCoy's 5a Modified Medium |
Phosphate Buffered Saline (1x PBS) | Thermo Fisher Scientific | 10010-015 | |
Accutase | Biowest | L0950-100 | Cell detachment solution (cell culture) |
Water bath | GFL | Type 1003 | Used for prewarming solutions |
Incubator | Thermo Fisher Scientific | Used to incubate cells (cell culture) | |
50 mL reaction tubes | VWR | 525-0403 | |
Roller mixer | Stuart Scientific | SRT6D | Used to attach cells to the wire while keeping the cells from sedimenting |
CellTrace CFSE Cell Proliferation Kit | Thermo Fisher Scientific | C34554 | Used to label living cells (cytoplasmic label) |
Hoechst 33342 | H3570 | Thermo Fisher Scientific | Used to stain DNA (nucleic counterstain) |
Centrifuge (equipped for holding 15 mL and 50 mL reaction tubes) | Thermo Fisher Scientific | Heraeus Megafuge 40R | Used for pelleting cells |
Observer Z1 (Fluorescence/laser microdissection microscope) | Carl Zeiss Microimaging | Inverted (immunofluorescence) microscope capable of laser microdissection; Fluorescence microscopes must be able to detect Hoechst 33342 (DAPI filter) and CFSE (FITC filter) | |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A4503-50G | Used for coating glass/plastic surfaces |
MS1 Minishaker | Sigma-Aldrich | Z404039 | Used for vortexing |
Vacutainer EDTA (or Na-heparin) tubes | BD | 366450 (or 366480) | Used as reaction tube for ex vivo capture of target cells |
Detektor CANCER03 DC03 | Gilupi | GIL003 | Functionalized wire capable of isolating and detaching EpCAM-positive cells (also referred to as catch&release, C&R) |
Syringe needles (G20) | VWR | 613-0554 | Used to puncture rubber caps in order to allow the non-functional part of the C&R to lead through it |
Neubauer chamber | Roth | T729.1 | Used to count cells |
Pasteur pipettes 150 mm | Volac | D810 | Used for the low-volume application of cells to the C&R |
Grease pen | Dako | S2002 | Used on glass slides to hold cell suspension in place |
Steril syringe filter (0.2 µm) | Corning | 431219 | For filtering freshly prepared Gilupi Release Buffer |
Delfia PlateShaker | Perkin Elmer | 1296-003 | Used for agitation during cell detachment |
1.5 mL tubes | Eppendorf | 30,125,150 | |
Ampli1 WGA Kit | Silicon Biosystems | To be ordered via Silicon Biosystems | |
Axiovert M200 equipped with Mikromanipulator MMJ and CellTram vario | Zeiss/Eppendorf | Use micromanipulation at hand | |
Microcapillaries (25 µm in diameter), CustomTip Type I | Eppendorf | 930001201 | Used for micromanipulating cells |
0.2 mL PCR tubes | Biozym | 710920 | |
Cytocentrifuge and equippment | Hettich | Universal 32 | Use cytocentrifuge at hand |
Thermo cycler | Bio-Rad | DNA Engine Dyad | Every thermo cycler with heated lid can be used |
Microcentrifuge | Roth | CX73.1 | Use desk-top centrifuge at hand |
MembraneSlide 1.0 PET | Zeiss | 415101-4401-050 | Membrane-coated glass slides used for laser microdissection |
UV Stratalinker 1800 | Stratagene | 400072 | Use DNA cross linker at hand |
Standard PCR reagents | |||
6x DNA Loading | Thermo Fisher Scientific | R0611 | Use gel loading dye at hand |
DNA ladder | BioLabs | N0551G | Use 100 bp ladder at hand |
Agarose | Biozym | 840004 | |
Gel electorphoresis station | Bio-Rad | Use electrophoresis system at hand | |
Gel Red Nucleic Acid Stain | Biotium | 41003 | Intercalating dye for DNA visualization In agarose gels |