نقدم بروتوكولا للتحقيق الحديث المتبادل بين كربونات الكالسيوم المشع أشعة X-2 وخلايا الدم المحيطية وحيدات النوى (PBMC). البروتوكول ويبدأ مع التشعيع كربونات الكالسيوم-2 وإنشاء ثقافة المشارك مع ببمك؛ فيما بعد، يتم قياس المقاومة الكهربائية عبر الظهارية بانتظام خلال 48 وصمة عار ح والغربية أداؤها في كل من كربونات الكالسيوم-2 وببمك.
البروتوكول الذي اعتمد في هذا العمل يهدف إلى كشف كيف الأشعة السينية التشويش عمل الحاجز المعوي، مع التركيز على التفاعل بين الخلايا السرطانية القولون والجهاز المناعي. سرطان القولون والمستقيم من النوع الأكثر شيوعاً من السرطان، وعادة ما تعالج بالجراحة والعلاج الكيميائي والعلاج بالأشعة. مزايا العلاج بالأشعة في استهداف الورم معروفة جيدا. ومع ذلك، محدودة حتى التعرض من الأنسجة السليمة تثير قلقا كبيرا، لا سيما فيما يتعلق بالآثار على جدار الأمعاء والجهاز المناعي. يسمح الإعداد المعتمدة لدراسة التفاعل بين اثنين من السكان خلية في حالة أشبه بواحد الفسيولوجية، عند مقارنتها بالثقافات الخلية العادية. لهذا الغرض، علينا اللجوء إلى تقنيات مختلفة واستخدمنا في المختبر ثقافة المشتركة نموذجا، تستند إلى خلايا كربونات الكالسيوم-2 متباينة كأحادي الطبقة وببمك، تقاسم المتوسطة الثقافة نفسها. وقد وضعت هذا البروتوكول إلى التركيز على حد سواء الآثار العيانية و أي خلية البقاء والمقاومة الكهربائية عبر الظهارية (طير)، وعن طريق لطخة غربية، التعديلات الجزيئية، أي تنشيط المسار التحريضية في الخلايا المناعية ومفرق ضيق التعبير البروتين في الخلايا من كربونات الكالسيوم-2. تقييم أولى لآثار الإشعاع على بقاء الخلية 2 كربونات قيمت عبر بروميد 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium (MTT) وفحوصات تريبان الأزرق، في حين تم قياس طير في فترات زمنية محددة من خلال الاومتر مصممة خصيصا لأنظمة الثقافة المشتركة. وبهذه الطريقة، يمكن البرهنة الآثار الناجمة عن الإشعاع، والوجود من طرفي الدم وحيدات النوى الخلايا (ببمك)، وفي نهاية المطاف على أثر التآزري،. من خلال هذه التقنيات التكميلية، لاحظنا إذاعة-مقاومة عالية من كربونات الكالسيوم-2 داخل نطاق غراي 2-10 “من الأشعة السينية” ونفاذيه أحادي الطبقة كربونات الكالسيوم-2 زيادة عندما أضيفت ببمكس. على وجه الخصوص، تبين وجود PBMC تترافق مع الاختلاف في تعبير البروتينات سقالة مفرق ضيق.
المنهجية التي اعتمدت في هذا العمل يهدف إلى التحقيق في التفاعل بين خلايا سرطان القولون والمستقيم والنظام المناعي، واستغلال البنية أقرب إلى الحالة الفسيولوجية بالمقارنة مع الثقافات الخلية 2-الأبعاد العادية.
ويعتبر سرطان القولون والمستقيم (CRC) النوع الثالث الأكثر شيوعاً من السرطان، مع أكثر من 1 مليون حالات في جميع أنحاء العالم (المرصد السرطان العالمي، والوكالة الدولية لبحوث السرطان، “منظمة الصحة العالمية”، http://gco.iarc.fr). إدارة لجنة حقوق الطفل يتم بشكل روتيني من خلال أما الجراحة أو العلاج الكيميائي أو العلاج الإشعاعي1. بالمقارنة مع التقنيات الغازية مثل الجراحة أو العلاج الكيميائي، العلاج الإشعاعي إلى حد كبير يتجنب ردود الفعل الجهازية تضر نموذجي المستمدة من هذه الطرق السريرية، وبفضل المترجمة إيصال الجرعة الإشعاعية. ومع ذلك، يمكن أن تنشأ الآثار الجانبية في الأنسجة السليمة المحيطة بها، تسبب التهاب بالضرر المباشر للخلايا السليمة والأضرار بالآثار غير المستهدفة2،،من34وساطة. التركيز على الآثار السلبية بسبب الإشعاع أثناء علاج سرطان القولون والمستقيم، تحتاج إلى جانبين التحقيق فيها. أولاً، يمكن تغيير الآليات المسؤولة عن نفاذية الأمعاء بتسليم الإشعاع يسبب، بدوره، إمكانية الآثار الجانبية نظراً احتواء غيرت من سكان الجرثومي ومرور باراسيلولار الجزيئات والذوائب. ثانيا، وجود الأنسجة اللمفية المرتبطة بالقناة الهضمية (جالت) بمثابة متقدم في الجهاز المناعي، مع وظيفة التحكم في النمو البكتيري والتوسط في6،5،الاستجابة المناعية العامة7. للوفاء بهذه المهام، يتم الاحتفاظ نفاذية الأمعاء بسبب وظيفة مجمعات هالة بين أغشية الخلايا. لهذه الأسباب، تم التحقيق العواقب الضارة المستحث بسبب جرعات مختلفة من الأشعة السينية في الخلايا من كربونات الكالسيوم-2 وحدها وفي الثقافات المشتركة مع ببمك.
على الرغم من إجراء دراسات بشأن الثقافات الخلية هي سيتليني الأولى من التحقيق في البحوث الطبية الحيوية، الافتقار إلى معرفة تفصيلية لآليات القيادة التفاعلات خلية علم الأحياء والمعاملة بالمثل بين أنواع مختلفة من الخلايا قد تصبح حرجة عندما تقترب من دراسة علم وظائف الأعضاء للأجهزة والأنظمة والأجهزة التي لا يمكن إعادة إنشائها بسهولة في المختبر. ولذلك، قررنا أن تعتمد إنشاء ثقافة المشارك، مما يتيح دراسة الخلية الشعبين معا، وتشريح للجوانب المتصلة بالآليات بين الخلايا وخارج الخلية.
الثقافة المشتركة تقنية تستغل عند دراسة المهام الظهارية والتفاعل بين أنواع مختلفة من الخلايا. على وجه الخصوص، استخدام مثل هذا الأسلوب يصبح إلزامياً في حالتنا، لأن ابيثيليا تتكون من خلايا تتميز بالقطبية. وفي حالة الحاجز المعوي، انتيروسيتيس إظهار استقطاب محددة تحديداً جيدا، مع قمي واقطاب basolateral فصل عادة بسبب وجود جزيئات الالتصاق إنشاء تقاطع ضيق. هذا التقسيم المسبق لفسيولوجيا الأنسجة، تجنب باراسيلولار الاتجار بالأشخاص والسماح بمرور جزيئات محددة فقط. هذه الميزة بالطبع من المستحيل إعادة مع خلية عادي استزراع الإعداد. وعلاوة على ذلك، اعتماد إنشاء ثقافة المشارك يستنسخ وجود الخلايا المناعية فقط في السطح باسولاتيرال، بينما السطح قمي (المقابلة التجويف المعوي) ليست مباشرا على اتصال مع خلايا أخرى.
في الآونة الأخيرة، اكتسب كربونات الكالسيوم-2 خطوط الخلايا أكثر أهمية كنموذج في المختبر لجدار الأمعاء. رغم أن المستمدة من غدية القولون البشرية، الاحتفاظ بالقدرة على التمييز بين الخلايا كربونات الكالسيوم-2 وإنشاء أحادي الطبقة مستقطبة وظيفية8، الذي يسمح للتحقيق في خصائص غشاء الخلية عندما تزرع في إدراج ثقافة المشارك.
منذ استزراع 2 كربونات الكالسيوم في غشاء يسهل اختراقها نموذج راسخة في المختبر من أحادي الطبقة المعوية، تم تحسين ثقافة المشاركة بين كربونات الكالسيوم-2 والخلايا الأخرى. قد اعتمد هذا التشكيل غالباً إلى التدبير الحديث المتبادل بين مختلف الخلية أنواع9 ويمكن أن تستخدم لكشف كربونات الكالسيوم-2 قلق الاستجابة للمحفزات الخارجية عند في الثقافة المشتركة، فيما يتعلق بكربونات الكالسيوم-2 مثقف وحدها.
وتناولت العديد من الدراسات كربونات الكالسيوم-2 السلوك عند مثقف يشترك مع كلا من البكتيريا غير ممرضة والطرفية الدم الخلايا وحيدات النوى، وتوضيح وبخاصة الحديث المتبادل مع الجهاز المناعي10. بوزو-روبيو et al. 11 درس التعبير عن عدة السيتوكينات في ثقافة المشارك كربونات الكالسيوم-2/ببمك مع bifidobacteria حفز الخلايا كربونات الكالسيوم-2. وأبرز أعمالها تعديل جوهري لملامح التعبير سيتوكين تبعاً لتحفيز البكتيرية في وجود/عدم وجود ببمك. تؤدي نتائجها إلى الاستنتاج بأن وجود PBMC محسس كربونات الكالسيوم-2 إلى البيفيدوباكتريا.
وقد قسمت استجابات مختلفة من كربونات الكالسيوم-2 الخلايا للبكتيريا غير الممرضة والمسببة للأمراض بفرق بحثية مختلفة. بارليساك وآخرون. 12 أظهرت آثار كربونات الكالسيوم-2 الخلايا المثبطة للمناعة على الإشريكيّة القولونية-حفز ببمك. وعلاوة على ذلك، هالر et al. 13 دراسة استجابة الخلايا كربونات الكالسيوم-2 تحفز مع كلا lipopolysaccharide (لبس) من انتيروباثوجينيك كولاي spp. أو بكتيريا غير انتيروباثوجينيك i.e.E. القولونية spp.، تعزيز ملبنة spp.، حدس أن استجابة الخلايا كربونات الكالسيوم-2 صارما يعتمد على وجود الكريات البيضاء في إنشاء ثقافة المشارك.
عن طريق إجراء فحوصات المختبر مكملة مختلفة (مثل لطخة غربية، والمقاومة الكهربائية عبر الظهارية، MTT، إلخ)، بالإضافة إلى تحليل أنواع الخلايا المختلفة تزرع في ثقافة المشارك، وعود منهجية كاملة النتائج التي يمكن أن تعتبر أكثر تمثيلاً لحقيقة ما يحدث في الجسم الحي. وعلاوة على ذلك، يتيح هذا التشكيل الفصل بين المقصورات الثقافة المشتركة المختلفة، مما يتيح دراسة أنواع الخلايا المعنية ليس فقط، بل أيضا الجزيئات بين الخلايا مما يشير إلى الإفراج في المقصورة العليا مقابل انخفاض أو في وجود مقابل غياب ثقافة المشاركة.
سرطان القولون والمستقيم، مع حدوث ارتفاع في البلدان المتقدمة النمو، واحد الأسباب الأكثر شيوعاً للإصابة بالأمراض والوفيات بين السكان. يدار عادة بالجراحة والعلاج الكيميائي والعلاج الإشعاعي1. في إطار العلاجات العلاج بالأشعة، ويجب إيلاء اهتمام خاص لآثار التعرض للأنسجة السليمة4؛ وعلاوة على ذلك، دراسات منهجية في العلاقة بين التعرض للإشعاع والجهاز المناعي أساسية بالنسبة لوضع نهج للعلاج المناعي راديو3.
وقد صممت المنهجية التي اعتمدناها في هذا العمل إلى التحقيق من كربونات الكالسيوم-2 الخلايا وببمك الحديث المتبادل. وركزنا على أثر التعرض للأشعة السينية للخلايا السرطانية، ولكن البروتوكول نفسه يمكن تكييفها للدراسات مع وكلاء الدوائية. ويجري توثيق الظروف الفسيولوجية فيما يتعلق باستزراع الخلايا القياسية، قوية وميزة هذا الأسلوب هو إمكانية تشريح كامل لنظام معقد، نظراً لإمكانية تحليل كل من أنواع مختلفة من الخلايا والإفراج عن جزيئات إشارة إلى المقصورات اثنين من ثقافة المشارك نفسه. وبهذه الطريقة، يمكن أن تساعد الأساليب البيولوجية التطبيقية بشكل روتيني فهم الخلوية تفاعل الآليات ذات الصلة.
وصف الآثار الناجمة عن أشعة X على كربونات الكالسيوم-2 الخلايا الأولية تستند إلى قياسات مكملة اثنين، أي اختبار مقايسة اللونية MTT واستبعاد صبغة زرقاء تريبان. ويمكن تفسير النتائج غير متناسقة على ما يبدو بتركيز مختلف من هذه الاختبارات اثنين. MTT يقيم نشاط الإنزيمات أوكسيدوريدوكتاز، بينما تريبان صبغة زرقاء يستند إليه صبغ استبعاد الخلايا الحية.
يتطلب التحقيق في تفاعل كربونات الكالسيوم-2-PBMC إنشاء أحادي الطبقة الظهارية قادرة على أن تؤدي إلى فصل كامل بين المقصورات اثنين من ثقافة المشارك. يتيح إمكانية البذر كربونات الكالسيوم-2 الخلايا في إدراج ثقافة المشارك تشعيع سكان هذه الخلية فقط. حيث يبدأ ثقافة المشارك بعد التشعيع، هناك أي تحيز بسبب أي التعرض العرضي ببمك. هذا التشكيل يحتاج إلى معالجتها بعناية لتجنب الأضرار (أو التلوث) لأحادي الطبقة الخلوية أثناء حركات الإدراج من لوحة 6-بئر واحدة إلى أخرى. عند القيام بعناية، قياسات طير طريقة بسيطة وغير الغازية للتحقيق نفاذية أحادي الطبقة. هذا الفحص الدقيق تتصل بإنشاء ثقافة المشارك، وأنها ليست الخيار الوحيد لتحقيق نفاذية أحادي الطبقة. أنها تسمح إمكانية تكرار نتائج جيدة من تدابير مرة واحدة هي مدروسة جيدا مع المتوسطة كاملة جديدة. فحوصات مشتركة تركز على نشر الأصباغ الكيميائية من المقصورة “قمي” أعلى إلى أسفل “باسولاتيرال” واحد (مثل fluorescein isothiocyanate (فيتك)-مقايسة ديكستران)16. ومع ذلك، منذ ببمك موجودة في حجرة باسولاتيرال في هذه الدراسة، قررنا تجنب إدخال الكواشف الكيميائية في التجارب.
من بين التقنيات المختلفة التي اعتمدتها في هذا العمل، هو قياس طير الوحيد الذي يتطلب17،إنشاء ثقافة المشارك18. ومع ذلك، توفر التقنيات المختبرية الشائعة الأخرى نتائج مفيدة أكثر عند تطبيقها على الخلايا في الثقافة المشتركة، كما أنها تسمح التحقيق في ظروف أقرب إلى الفسيولوجية الإعداد والبيانات لها أهمية بيولوجية أقوى. من ناحية أخرى، تجدر الإشارة إلى أن استخدام الخلايا التي نمت على دعم مسامية يمكن أن يؤدي إلى بعض الصعوبات في العمليات اللازمة لإعداد العينات، مثل تحلل الخلية لإعداد مقتطفات الخلوية التي يتم تحليلها من خلال النشاف الغربية.
النظام المعتمد في هذه الدراسة، يمكن أن تكون زيادة تحسين، مثلاً مع تطبيق المواد قادرة على إعادة الوسط المصفوفة خارج الخلية. بيد أن هذا سيؤدي أيضا زيادة تعقيد النظام، وتشريح كامل لطريقة إعداد سيكون أكثر صعوبة في تحقيقه.
التأكيد على الأجهزة لخلية ثقافة المشارك تمثل أداة قوية للنهوض بالبحوث في المختبر ، وفهم النظم المعقدة. هذا الأسلوب ينطوي على إمكانية زيادة المعارف بشأن الآليات الأساسية، توفير مدخلات جديدة للبحوث الأساسية والدراسات حول الإشارات الجزيئية، ومع التطبيقات الممكنة لتحوير النشاط المناعي في إطار إدارة المريض الأورام السريري.
The authors have nothing to disclose.
المعهد الإيطالي “الفيزياء النووية” (إينفن) تمول جزئيا هذا العمل من خلال مشروع إينفن–ميريديان. الكتاب يعترف البروفيسور إدواردو ميلوتي (قسم الفيزياء، جامعة تريستا، إيطاليا) لتنسيق المشاريع ميريديان إينفن؛ الدكتور روبرتو تشيجنولا (إدارة التكنولوجيا الحيوية، جامعة فيرونا، إيطاليا) لتوفير خلايا كربونات الكالسيوم-2، الاومتر، وله قيمة المساعدة والتدريب. كما نعترف بفندق Agnese سولاري للمساعدة التقنية.
ThinCert 6 Well Cell Culture Inserts for Multiwell Plates |
Greiner Bio-one | 657610 | Equipment |
Cell Culture Multiwell Plate, 6 Well | Greiner Bio-one | 657160 | Plastic |
Cell Culture Multiwell Plate, 24 Well | Greiner Bio-one | 662160 | Plastic |
RPMI 1640 without L-Glutamine | Lonza | 12-167F | Reagents |
Foetal Bovine Serum | Lonza | DE14-801 | Reagents |
L-Glutamine 200 mM | Lonza | 17-605C | Reagents |
Penicillin/Streptomycin 10K/10K | Lonza | 17-602E | Reagents |
CO2 Incubator | Heal Force | HF240 | Equipment |
Ficoll Histopaque-1077 | Sigma-Aldrich | 10771 | Reagents |
Tube, 50 mL, PP, Conical Bottom | Greiner Bio-one | 227261 | Plastic |
Tube, 15 mL, PP, Conical Bottom | Greiner Bio-one | 188261 | Plastic |
Centrifuge | ThermoScientific | CL31R | Equipment |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P3813 | Reagents |
Cell Culture Flask, 25 cm2, PS | Greiner Bio-one | 690175 | Plastic |
Clinac 2100 Linear Accelerator | Varian | CLINAC 2100C/D | Equipment |
3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) | Sigma-Aldrich | M5655 | Reagents |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D8418 | Reagents |
Multiwell Plate Reader | GDV | DV990BV6 | Equipment |
Trypan Blue Solution 0,4 % | Amresco | K940 | Reagents |
Trypsin-EDTA Solution | Sigma-Aldrich | T4049 | Reagents |
1.5 mL tubes | Eppendorf | 0030125150 | Reagents |
Millicell-ERS voltmeter/ohmeter | Millipore | MERS 00001 | Equipment |
Cell Lysis Buffer (10x) | Cell Signalling Technology | #9803 | Reagents |
Bürker Hemocytometer | Sigma-Aldrich | BR719520 | Equipment |
BCA Protein Quantification Kit | Abcam | ab102536 | Reagents |
2x Laemmli Sample Buffer | BioRad | #1610737 | Reagents |
2-Mercaptoethanol | BioRad | #1610710 | Reagents |
Accublock Digital Dry Bath | Labnet International Inc. | D1100 | Equipment |
4–20% Mini-PROTEAN TGX Stain-Free Protein Gels, 10 well, 30 µL | BioRad | #4568093 | Reagents |
Mini-PROTEAN Tetra Vertical Electrophoresis Cell for Mini Precast Gels, 4-gel | BioRad | #1658004 | Equipment |
PowerPac HC High-Current Power Supply | BioRad | #1645052 | Equipment |
Precision Plus Protein WesternC Blotting Standards | BioRad | #1610385 | Reagents |
10x Tris/Glycine/SDS Running Buffer | BioRad | #1610732 | Reagents |
Trans-Blot Turbo Mini PVDF Transfer Packs | BioRad | #1704156 | Reagents |
Trans-Blot Turbo Transfer System | BioRad | #1704150 | Equipment |
Blotting-Grade Blocker | BioRad | #1706404 | Reagents |
Tween-20 | Sigma-Aldrich | 93773 | Reagents |
Claudin-1 (D5H1D) XP Rabbit mAb | Cell Signalling Technology | #13255 | Reagents |
Bovine Serum Albumine | Sigma-Aldrich | A7906 | Reagents |
ZO-1 (D7D12) Rabbit mAb | Cell Signalling Technology | #8193 | Reagents |
ZO-2 Antibody | Cell Signalling Technology | #2847 | Reagents |
Afadin (D1Y3Z) Rabbit mAb | Cell Signalling Technology | #13531 | Reagents |
Anti-Occludin Antibody | Millipore | ABT146 | Reagents |
Anti-NF-kB p65 antibody [E379] | Abcam | ab32536 | Reagents |
Anti-XIAP antibody | Abcam | ab21278 | Reagents |
Amersham ECL Mouse IgG, HRP-linked whole Ab (from sheep) | GE Healthcare Life Sciences | NA931V | Reagents |
Amersham ECL Rabbit IgG, HRP-linked whole Ab (from donkey) | GE Healthcare Life Sciences | NA934V | Reagents |
Clarity Western ECL Substrate, 200 mL | BioRad | #1705060 | Reagents |
Carestream Kodak autoradiography GBX developer/replenisher | Sigma-Aldrich | P7042 | Reagents |
Carestream Kodak autoradiography GBX fixer/replenisher | Sigma-Aldrich | P7167 | Reagents |
Carestream Kodak BioMax light film | Sigma-Aldrich | Z370401 | Reagents |
Gel Doc EZ System | BioRad | #1708270 | Equipment |