Die Karzinogenese ist ein Prozess, der Wechselwirkungen zwischen Krebszellen und der Krebs Mikroumgebung. Um die molekularen Ereignisse sezieren, muss man verschiedenen Zellpopulationen in verschiedenen Stadien während der Entwicklung von Krebs zu isolieren. Mit einem Maus-Modell für Basalzellkarzinom, beschreiben wir ein Protokoll für die Zell-Analysen bei der Krebsentstehung.
Krebs ist eine Entwicklung mehrstufigen Prozess mit vielen Zelltypen, einschließlich Krebs-Vorläuferzellen, Immunzellen, Fibroblasten und Endothelzellen. Jede Art von Zellen erfährt Signalisierung und funktionelle Veränderungen bei der Krebsentstehung. Die aktuelle Herausforderung für viele Krebs-Forscher ist es, diese Änderungen in jeden Zelltyp während des mehrstufigen Prozess in vivo zu sezieren. In den letzten Jahren haben die Autoren eine Reihe von Verfahren, um unterschiedliche Zellpopulationen während Hautkrebs Entwicklung mit K14creER/R26-SmoM2 YFP Mäusen isolieren entwickelt. Das Verfahren wird in 6 Teile aufgeteilt: 1) Erzeugen geeigneter Mäusen der Studie (K14creER + und R26-SmoM2 YFP + Mäusen in diesem Protokoll), 2) Induzieren SmoM2 YFP-Expression in der Haut von Mäusen, 3) Herstellung von Maus Hautbiopsie, 4) Isolieren Epidermis der Haut; 5) Herstellen einzelner Zellen aus Epidermis, 6) Kennzeichnung einzelne Zellpopulationen für die Durchflusszytometrie-Analyse.Erzeugung ausreichender Anzahl der Mäuse mit der rechten Genotyp ist der limitierende Schritt in diesem Protokoll, das kann bis zu zwei Monaten. Der Rest der Schritte zu unternehmen, ein paar Stunden bis zu einigen Tagen. In diesem Protokoll haben wir auch einen Abschnitt zur Fehlerbehebung. Obwohl wir uns auf Hautkrebs, kann dieses Protokoll modifiziert, um für andere Tiermodelle menschlicher Krankheiten anzuwenden.
Als häufigste Form von Krebs beim Menschen wirkt Basalzellkarzinom (BCC) über 2 Millionen Amerikaner pro Jahr 1. Es gibt zunehmend Hinweise zeigen, dass abnorme Aktivierung von Hedgehog (Hh)-Signalisierung ist die treibende Kraft zugrunde BCC Entwicklung (Bewertet in 2,3). Veränderungen der Hh-Signalgebung in BCCs gehören inaktivierende Mutationen des PTCH1 4-6, gain-of-function Mutationen SMO 7-9 und aberrante Expression von Hh Weg Transkriptionsfaktoren GLI1 10 und 11 GLI2 oder seltene Mutationen inaktiviert negativer Regulator von Su (Fu ) 12. Durch all diese und andere Studien, hat Federal Drug Administration (FDA) hat vor kurzem die Verwendung von Hh-Signal-Inhibitor zur Behandlung von metastasierendem Vismodegib und lokal fortgeschrittenem BCCs 13-15 zugelassen.
Trotz all dieser Erfolge 16, haben wir noch nicht verstehen, die molekularen und zellulären Mechanismen, durch die das Hh-Signal treibt carcinogenesis. Etablierung von Tiermodellen mit Gewebe-spezifische Aktivierung des Hh-Signal ist immer noch für diese Studien und für unser Verständnis von Resistenzen wichtig. Bei Mäusen weiß Wildtyp-Mäusen nicht entwickeln BCCs, auch unter hoher Dosen von Karzinogene, UV oder ionisierende Strahlung. Im Gegensatz dazu Ptch1 + / – Mäuse sind anfällig für BCC Entwicklung 17,18. Die Penetranz der BCC Entwicklung in Ptch1 + / – Mäusen über 50%, obwohl Ptch1 18,19 + / – Mäuse selten entwickeln ausgewachsenen BCCs wenn unter normalen Bedingungen gehalten. Aufgrund der embryonalen Letalität Ptch1 – / – wird gewebespezifischen Knockout von PTCH1 allgemein zur Untersuchung 20 verwendet. Darüber hinaus bedingten Haut-spezifische Expression der onkogenen SmoM2 YFP (KRT14-Creer: R26-SmoM2 YFP: R26-SmoM2 YFP oder KRT14-cre) führt zur Bildung von mehreren mikroskopischen BCCs in einem sehr frühen Alter, das einen einfachen genetischen Test für Hh-Signal zu tunwnstream von SMO 21.
Es gibt drei wichtige Fragen in unserem Wissen über BCC Biologie. Erstens ist die zelluläre Herkunft des BCCs nicht ganz klar. Während einige Studien unterstützen die von Haarfollikel rühren als Stammzell-Website 22-24, Youssef et al. Den 25 lokalisiert Mäusezelllinie der Herkunft der kutanen Hh-driven Tumoren in der inter-follikulären Epidermis Region sein, nicht in den Haarfollikel , mit zellspezifischen Cre die Expression eines ROSA26 angetriebenen transgene mutante SMO zu aktivieren. Zweitens zellulären Interaktionen während BCC Entwicklung sind nicht gut verstanden. Es ist bekannt, dass Keratinozyten mit aktiviertem Hh-Signal kann zur Bildung von BCCs führen, aber auch andere zelluläre Veränderungen sind nicht gut verstanden. Darüber hinaus kann die Behandlung von Smo-Antagonisten bei Mäusen zu Resistenzen führen 26-28. So neue Targets für BCC werden dringend benötigt. Das Verständnis dieser drei Fragen erfordert Analysen der zellulären Veränderungen in Mäusen während carcinogenesis. Während mehrere Methoden zur Keratinocytenkultur, Durchflusszytometrie und Haut Stammzellisolation 29-31 veröffentlicht wurden, gibt es noch keine umfassenden Verfahren für Zellanalysen in Maus BCCs. Durch die Kombination von Methoden für die Maus-Modell der BCCs, Trennung der Epidermis, die Erzeugung von einzelnen Zellen aus Geweben und Zellen analysiert, werden wir Leser mit einer Reihe von Verfahren bereitzustellen, um Zellkommunikation, zellulären und molekularen Interaktionen während BCC Entwicklung zu studieren. Wir glauben, dass dieses Protokoll wird dem Leser, um zu sehen, wie die einzelnen Verfahren erreicht wird. Darüber hinaus stellten wir einige Daten zu veranschaulichen, was die Ergebnisse aussehen sollte und Fehlerbehebung, um den Lesern zu Schwierigkeiten bei der Durchführung dieser Verfahren zu überwinden.
Wir haben ein Verfahren zur Analyse Zellpopulation in BCCs beschrieben. Tumorgewebe sind konsistent vieler Zelltypen und jeder Zelltyp verhält sich anders zu einem bestimmten Zeitpunkt der Krebsentstehung, das ist sehr schwer, selbst zurückzuerobern unter den besten Bedingungen in vitro. Über dieses Protokoll haben wir gezeigt, dass die Entwicklung von Basalzellkarzinom durch Expansion der epidermalen Stammzellen sowie Rekrutierung von myeloischen Zellen begleitet wird. Im Vergleich mit Immunhistochemie oder Immunfluoreszenz Analysen geben Zellpopulation Analysen eine quantitative Beurteilung der Zellpopulation Änderungen seit spezifischen Antikörpern zu einer Vielzahl von Zelltypen sind jetzt verfügbar.
Aus diesem Protokoll werden 10 Wochen benötigt, um die Studie abzuschließen, weil phänotypische Veränderung von Geninduktion erfordert Zeit. Es ist daher wichtig, um das Experiment im Voraus planen. Für Zellisolation und Analysen können zwei ganze Tage benötigt werden. Da lebende Zellen sind für analys verwendetes, ist es wichtig, eine FACSCalibur vor der Zeit zu reservieren. Wir haben auch bekannte Probleme bei der Arbeit mit diesem Protokoll (siehe unten).
Nach unserer Erfahrung sind unten gemeinsamen Probleme, die wir angetroffen:
Dieses Protokoll kann mit Knochenmarktransplantation oder Gewebetransplantation, um die Zelle Herkunft zu prüfen kombiniert werden. Beispielsweise nach Transplantation von GFP-exprimierenden Knochenmarkzellen zu letal bestrahlten Mäusen ermöglicht es uns, den Beitrag von Knochenmarkzellen an Tumor-assoziierte Fibroblasten und myeloiden Zellen zu untersuchen. Ebenso können Hauttumoren in eine neue Mäusewirt an Tumor-Wirt-Interaktionen untersuchen transplantiert werden.
Neben Zellpopulation Veränderungen während der Krebsentstehung zu untersuchen, wird dieses Protokoll auch den Forschern ermöglichen, zu prüfen,Effekte der medikamentösen Therapie der Zellen im Tumor Umgebung. Obwohl dieses Protokoll wurde entwickelt, um für Zellpopulation Analysen während Haut verwenden Krebsentstehung, leichten Modifikationen auch für andere Krebsarten gemacht werden.
Zusammenfassend kann Zellpopulation Analysen in Mausmodellen von Hautkrebs geben uns die dynamischen zellulären Veränderungen während der Krebsentstehung, was zu einem besseren Verständnis der Zellbiologie in neoplastischen Transformation und verschiedenen zellulären Ereignissen im Transformationsprozess.
The authors have nothing to disclose.
Diese Studie wurde vom NCI (R01-R01-94160 und 155086), IU Simon Cancer Center und Wells Center for Pediatric Research unterstützt.
Reagents | Company | Cat# | Comments |
directPCR lysis reagent (tail) | Viagen Biotech | 102-T | store @ 4 °C |
proteinase K | Sigma | P2308 | store @ -20 °C |
ApliTag 360 taq polymerase | Applied biosystems | N8080155 | store @ -20 °C |
Tamoxifen | Sigma | T5648 | store @ 4 °C |
Feeding needle (20 gauge) | Fisher scientific | 01-290-9B | |
Dispase | Roche Diagnostic | 04942078001 | store @ 4 °C |
Collagenase IV | Worthington | LS004189 | store @ -20 °C |
Cell strainer | Fisher scientific | 08-771-2 | |
Anti-CD11b-PE | eBioscience | 12-0112-81 | store @ 4 °C |
Anti-Gr1-APC | eBioscience | 17-5931-81 | store @ 4 °C |
Anti-vimentin-FITC | eBioscience | 11-9897-80 | store @ 4 °C |