ここで、両方のアーキテクチャを繰り返す 3 D 脊髄悪性黒色腫回転楕円体皮膚モデルを生成するためのプロトコルを提案する、体内臓器・腫瘍同時に多細胞の複雑さを収容する体系的な実験的介入。
人間の皮膚の色素細胞のメラノサイトの悪性化は、増加の転移可能性の非常に積極的な癌悪性黒色腫の形成を引き起こします。最近、モノラル化学療法は対象キナーゼ阻害剤の黒色腫の特定の組み合わせ療法で改善を継続します。まだ、悪性黒色腫では腫瘍に対する耐性がプライマリまたは発癌性容量を取り戻すことにより、新規の治療法に抵抗を開発するため、命にかかわる病気が残っています。悪性黒色腫の治療の成功を改善するために従来の治療アプローチに対して耐性の分子機構の決定は必要である;しかし、革新的な細胞の in vitroモデルが必要です。ご紹介の in vitro三次元 (3 D) 脊髄悪性黒色腫回転楕円体モデル悪性黒色腫の生体内で建築を描くことができますし、新しい洞察を保証があります内腫瘍腫瘍ホスト相互作用だけでなく。モデルには、皮膚一次細胞から成る 3 D 皮膚完全復元モデルの成熟と分化した悪性黒色腫の回転楕円体の定義番号が組み込まれています。埋め込まれた黒色の回転楕円体の細胞の組成と分化の状態は皮膚黒色腫転移の生体内のものと同様です。非対応、増加の利点のための不必要な治療負担を温存しながら併用療法を選択した薬剤のスクリーニングのプラットフォームにレスポンダーの識別をサポート可能性がありますようこの脊髄悪性黒色腫回転楕円体モデルを使用治療上の介在。
人間の皮膚は、環境への悪影響1から体を保護する上でさまざまな機能を提供する 2 つの異なるコンパートメントで構成されます。皮膚の下のコンパートメントは、弾性線維結合組織で構成されます。それは機械的な障壁機能を提供、線維芽細胞により合成された緩く接続されているコラーゲンとエラスチン繊維で構成されます。真皮は、上の表皮から両方の肌のコンパートメント間一定の通信による細胞外マトリックスとして作り出される基底膜で区切られます。対照をなして、真皮表皮ケラチノ サイトから主に成っている扁平上皮し、4 つの層に区別できます。常に皮膚細胞の棘と顆粒層の段階を経て角質層に層化から派生する未分化の基底ケラチノ サイトから成っている層植皮2脱水や感染症から身体を守る。メラノサイトは基底膜が揃えし、複数ケラチノ サイトと樹状の拡張を通じて通信します。彼らは、皮膚の老化、免疫、炎症、非黒色腫皮膚癌の誘導など、紫外線の悪影響から皮膚組織を守るためにメラニン色素を生成します。UV 放射線に貢献する悪性黒色腫メラノサイトの変換しかし、です、まだ討論3。
悪性黒色腫の開発は異なる腫瘍進行段階に区別される、特定の遺伝的、形態学的、組織学的変化の4によって特徴付けられます。彼らはいずれかのde novoを起源としています。 またはローカル生得か得られた母斑から良性の腫瘍を引き起こしているメラノサイト増殖の増加します。この前駆病巣を続けます可能性があります悪性初期肥大成長段階 (RGP) 亜流の細胞を含む構造的に変更された異形成組織に変換できます。この初期の腫瘍の進行段階は、表皮、真皮乳頭層内のいくつかの局所浸潤細胞を示す内放射状増殖細胞が特徴です。その後の垂直成長段階 (VGP) 悪性黒色腫の中にセルはすでに皮下5と同様、真皮の深い部分に潜入する基底膜を破り転移性、侵襲性の表現型を表示します。最後に、転移性の悪性黒色腫 (MM) 遠位肝臓、肺、脳の6のような器官に侵入する血液・ リンパのシステム全体に広がって全身転移細胞で最も積極的な進行段階を表します。
日には、外科手術による早期診断では、悪性黒色腫の最も有効な治療法がまだ残っています。遠隔転移症例の予後は、古典的な化学療法レジメンのみ少し生存給付8,9を与えるので特に貧しい7をただし、残ります。ただし、停滞の十年後標的治療の最近の進歩は、悪性黒色腫の予後を大きく改善しています。
2 つの主要なマイトジェン活性化経路、RAS RAF MEK ERK と PI3K AKT PTEN のシグナル伝達経路の制御不全、悪性黒色腫の進行の主要なドライバーを提示は、恒常のプロトオンコジーンの BRAFV600 の点突然変異をアクティブにする場合は特に、Nras 登録で現在10にあります。したがって、対象キナーゼ阻害剤の発明は転移性メラノーマ患者の治療効果を約束しました。この時点までに実施された臨床試験の多くは転移性メラノーマ患者の重要な利益を達成していません。ほぼすべての応答は、主な抵抗性を示した患者の亜種で、部分的です。また、再発につながる二次抵抗性の獲得は、患者11,12の大半にみられた.
単独で突然変異状態の分析は最も強力な治療戦略を開発するための十分なないことが明確になります。新しい高速で信頼性の高い診断ツールは、体系的に記録し、個々 のがん細胞の応答性を分析に必要です。ひと黒色の現在利用可能なデータの大半は、二次元 (2 D) 悪性黒色腫細胞の培養から得られています。3 D で育ったしかし、腫瘍細胞は、リンパ球サブポピュレーションだけでなく癌細胞と周囲のホストの非変形組織間分化癌細胞間クロストークを許可します。したがって、それは最高の前臨床スクリーニングとして使用する黒色腫を開発、3 D 環境を再構築するだろう13,14のモデルします。
紹介脊髄悪性黒色腫回転楕円体の皮膚モデル保証内腫瘍のより深い理解のための新たな洞察と腫瘍との相互作用、悪性化の分子機構を研究する高度なスクリーニング プラットフォームを提供することがあり、療法の抵抗は、将来的に。
最高を保証する生理学的および生体内で肌の条件を模倣を再構築、一次電池の品質が最も重要であります。前述のように、少年または出生前皮膚細胞は最低の差別化グレードを表示し、全層皮膚の同等物を生成するために最適であるため。最初の可能な品質コントロール ケラチノ サイトを播種し、, ゲル EGM (プロトコルのセクション 8.2 と 8.3) に後 2 日目で皮膚の収縮の程度であります。皮膚ゲルが線維芽細胞の最高の品質で最もを縮小されます。また、数が少なすぎる、またはあまりにも多くの線維芽細胞の統合は、皮膚の収縮とその結果、表皮の真皮のコンパートメントに添付ファイルを損なうことがあります。このプロセスは、真皮と表皮の細胞間の広範なクロストークを必要とするためこれは、ターンで表皮の分化が侵害されます。
初代培養細胞の品質はまた批判的に細胞の通路と同様に、細胞密度に依存します。ケラチノ サイトが ≥80% の confluency に成長した場合、彼らはすぐに増殖を停止し、区別するために開始。したがって、40-70% の confluency に継代した文化のそれらとない通路 3-4 より後でそれらを使用することが重要です。線維芽細胞は敏感が、4-6 を通過以降は使用しないでください。すべての初代培養細胞および細胞脊髄悪性黒色腫回転楕円体皮膚モデルを生成するために使用を培養することも注意してください無料の抗生物質の汚染の危険性が高いため。ただし、抗生物質添加は個々 の細胞の生理学を変更し、したがって皮膚と同等の品質が低下します。
一般に、腫瘍スフェロイドの形成はたて患者材料から分離された腫瘍細胞と腫瘍細胞のほとんどすべての種類から可能です。使用細胞の種類に応じて最適な回転楕円体のサイズを得るため初期細胞数および/または栽培時間が異なる場合があります。150-200 μ m にサイズアップ、回転楕円体に含まれるすべてのセルまだ十分に単純拡散を介して栄養素を供給します。サイズ ≥500 μ m のみ回転楕円体は、細胞の分化の高度を示すし、非血管腫瘍組織22の典型的な特徴を表します。
脊髄悪性黒色腫-回転楕円体-皮膚-モデル開発が適して特に腫瘍ホストの相互作用を研究し、悪性黒色腫薬の生体内での下でテスト-条件15が好き。まだ、生体内で悪性黒色腫の環境はさらに複雑、様々 な腫瘍細胞の種類、免疫細胞や血管内皮細胞などをかくまっています。適切な主な免疫細胞の組織適合性の問題に直面している、のでこれらのモデルはまだ免疫治療法を適切に監視することができます。
それにもかかわらず、黒色回転楕円体、新鮮単離患者材料から生成され、一度に完全皮膚再構成に含まれる、ことがあります個々 の薬剤としてスクリーニング プラットフォーム。悪性黒色腫の転移の部分の皮膚再構築への統合も考え合わせた治療的なアプローチの薬の組み合わせをテストするのにです。前臨床試験で切片の 3 D 皮膚黒色腫モデルを含む最も有望な新しい治療概念のみが取られる前方臨床テストにこれの潜在的な新しい治療法の離職率を減らすようにする可能性が高いです。疾患との臨床試験で治療の成功率を増加します。
The authors have nothing to disclose.
著者は、3 D 脊髄悪性黒色腫-回転楕円体-皮膚-モデルを確立し、優れたプロトコルを提供するためハンナ Voersmann をありがとうございます。著者はまた、貴重なテクニカル サポートのシルクはブッシュを感謝します。仕事は BMBF e によって支えられた: 医学プログラム「悪性黒色腫感度」031A423A。
fetal serum albumin (FCS) | Thermo Fisher Scientific | 10270106 | add 10 % to cell culture medium |
Trypsin-EDTA | Thermo Fisher Scientific | 25300054 | 1X dilute in PBS |
RPMI | Thermo Fisher Scientific | 61870010 | for cultivation of melanoma cell lines |
DMEM | Thermo Fisher Scientific | 41965062 | for cultivation of primary fibroblasts |
Dispase | Gibco life technologies | 17105041 | 2U/ml, dissolve in PBS |
Collagen type I | BD Biosciences | 354249 | usually from rat tail, concentration should be 3.5-4 mg/ml |
24-well inserts Nunclon | Nunc | 140629 | 8 µm pore size; use standing, not hanging inserts! |
cell strainer | BD Falcon | 352360 | yellow |
Gentamycine | Thermo Fisher Scientific | 15750060 | dissolve in PBS |
Keralife keratincyte medium | Cell Systems | do not add FCS or antibiotics | |
Collagenase | SERVA | 17454 | NB4 standard grade |
juvenile human keratinocytes | Cell Systems | FC-0007 | alternative to own preparation from juvenile foreskin |
juvenile human fibroblasts | Cell Systems | FC-0001 | alternative to own preparation from juvenile foreskin |
DMEM [+] 4,5 g/l Glucose, [+] L- Glutamine, [-] L- Pyruvate |
Gibco life technologies | 41965 | mix 1:1 with Ham´s F-12 for MM medium; mix 3:1 with Ham´s F-12 for EGM medium |
Ham´s F-12 [+] L-Glutamine | Gibco life technologies | 21765-029 | add to DMEM for the generation of EGM and MM medium (see lane 15) |
EGF | Gibco life technologies | 13247-051 | add 10 ng/ml only for the generation of EGM medium |
Calcium chloride | Merck Chemicals | 2381 | add 1.9 mM for the generation of EGM and 3.8 mM for MM medium |
Selenic acid | Alfa Aesar | 18851 | add 53 nM for the generation of EGM and MM medium |
Insulin | Lilly | HI0219 Hum Pen 3ml 100 E.I./ml | add 5 µg/ml for the generation of EGM and MM medium |
Ethanolamine | Sigma-Aldrich | E-0135 | add 0.1 mM for the generation of EGM and MM medium |
P-Ethanolamine | Sigma-Aldrich | P-0503 | add 0.1 mM for the generation of EGM and MM medium |
Holo-Transferrine | Sigma-Aldrich | T-0665 | add 5 µg/ml for the generation of EGM and MM medium |
Triiodthyronine | Sigma-Aldrich | T-6397 | add 20 pM for the generation of EGM and MM medium |
Hydrocortisone | Sigma-Aldrich | H-088816 | add 0.4 µg/ml for the generation of EGM and MM medium |
Progesterone | Sigma-Aldrich | P-8783 | add 10 nM only for the generation of EGM medium |
Hepes | Sigma-Aldrich | H-3784 | add 15 mM for the generation of EGM and MM medium |
Serine | Sigma-Aldrich | S-4311 | add 1 mM for the generation of EGM and MM medium |
Cholinchloride | Sigma-Aldrich | C-7017 | add 0.64 mM for the generation of EGM and MM medium |
dFCS | Sigma-Aldrich | F-0392 Lot 086K0361 | add 2 % for the generation of EGM and MM medium |
Adenine | Sigma-Aldrich | A-9795 | add 0.18 mM for the generation of EGM and MM medium |
L-Glutamine | PromoCell | C-42209 | add 7.25 mM for the generation of EGM and MM medium |
Strontiumchloride | Sigma-Aldrich | 255521 | add 1 mM for the generation of EGM and MM medium |
anti cytokeratin 10 antibody | Dako | M7002 | 1:50 |
anti cytokeratin 14 antibody | Santa Cruz | sc-53253 | 1:200 |
anti laminin 5 antibody | Santa Cruz | sc-32794 | 1:50 |
anti filaggrin antibody | Thermo Fisher Scientific | MA5-13440 | 1:50 |
anti involucrin antibody | Acris Antibodies | AM33368PU | 1:50 |
secondary polyclonal goat anti-mouse IgG FITC labeled | LifeSpan Biosciences | LS-C153907 | 1:50 |
secondary polyclonal goat anti-mouse IgG Cy3 labeled | Jackson Immuno Research | 115-165-003 | 1:1000 |
DAPI | Sigma-Aldrich | 10236276001 | 1:100 |