発癌は、癌細胞とがん微小環境との相互作用を伴うプロセスである。分子事象を分析するためには、癌の開発中の異なる段階で異なる細胞集団を単離する必要がある。基底細胞癌のマウスモデルを用いて、発癌の間に、細胞分析のためのプロトコールを述べる。
癌の開発は、癌の前駆細胞、免疫細胞、線維芽細胞および内皮細胞を含む多くの細胞型を含む多段階プロセスである。セルの各タイプは、発癌の間のシグナリングおよび機能的変化を受ける。多くの癌の研究者の現在の課題は、 インビボでの多段階プロセス中に各細胞型の変化を分析することである。ここ数年では、著者はK14creER/R26-SmoM2 YFPマウスを用いた皮膚癌の開発中の異なる細胞集団を分離するための手順のセットを開発しました。研究(このプロトコルでK14creER +とR26-SmoM2 YFP +マウス)に適したマウスを生成する1)、2)マウス皮膚における誘導SmoM2 YFP発現 、3)マウスの皮膚生検の準備、4)を単離:手順は、6部に分かれています皮膚の表皮; 5)表皮から単一細胞を調製する工程と、6)フローサイトメトリー分析のための単一の細胞集団を標識する。右の遺伝子型を持つマウスに十分な数の生成は、2ヶ月かかることがあり、このプロトコルでの律速段階です。手順の残りの部分は数日に数時間かかる。このプロトコルの中では、我々はまた、トラブルシューティングのためのセクションが含まれています。我々は、皮膚癌に焦点を当てているが、このプロトコルは、ヒトの疾患の他の動物モデルに適用するように変更することができる。
ヒト癌の最も一般的なタイプとしては、基底細胞癌(BCC)は、約2万人のアメリカ人が年間1に影響を与えます。ヘッジホッグ(HH)シグナル伝達の異常な活性化を示す証拠を蓄積すると、BCCの開発を(2,3の投稿)の基礎となる原動力となっています。 BCCのにシグナリングのHhの変更は不活PTCH1 4-6の突然変異、SMO 7-9の機能獲得型変異、およびHh経路転写因子GLI1 10およびGLI2 11または負の調節因子蘇(フーの珍しい不活化変異の異常発現を含む)12。すべてのこれらの及び他の研究を通じ、連邦医薬品局(FDA)は最近、転移性および局所進行BCCの13-15を治療するためのHhシグナル伝達阻害剤Vismodegibの使用を承認した。
これらすべての成果を16にもかかわらず、我々はまだHhシグナル伝達がCARCを駆動する分子や細胞のメカニズムを理解していないinogenesis。 Hhシグナル伝達の組織特異的な活性化を用いた動物モデルを確立することは、これらの研究のために、薬剤耐性の我々の理解のためには重要です。マウスでは、野生型マウスでも、発がん性紫外線や電離放射線の重い線量下のBCCを発症しない。対照的に、PTCH1 + / –マウスは、BCC現像17,18の影響を受けやすい。通常の状態で保たれている場合、マウスめったに完全に成長したのBCCを開発しない- PTCH1におけるBCC開発の浸透度+ / – + /はPTCH1ものの、 マウスは 50%以上である18,19。 – / – PTCH1の胚致死により、PTCH1の組織特異的ノックアウトは、一般に、調査20のために使用される。また、発癌SmoM2 YFP(Krt14-クレエ:R26-SmoM2 YFPまたはKrt14-CRE:R26-SmoM2 YFP)の条件皮膚特異的発現は、のための簡単な遺伝的アッセイを提供する、非常に早い年齢で多数の微視的のBCCの形成につながるhhはないシグナリングSMO 21 wnstream。
BCC生物学の知識で三大問題があります。まず、のBCCの細胞起源は完全に明確ではありません。いくつかの研究は、幹細胞サイト22-24として毛包のびくともをサポートしていますが、ユセフら 25は、毛包に、間濾胞表皮領域内になるように皮膚HH-主導腫瘍の起源のマウス細胞ではなくローカライズ、ROSA26主導ジェニック変異SMOの発現を活性化する細胞特異的Creをを使用します。第二に、BCC開発中の細胞間相互作用はよく理解されていない。これは、活性化されたHhシグナル伝達とケラチノサイトはBCCのの形成をもたらすことが知られているが、他の細胞の変化は、よく理解されていない。さらに、マウスでSmoの拮抗薬の治療は、薬剤耐性26-28につながることができます。 BCCのためこのように新たな目標を大幅に必要とされている。これら3つの問題を理解することはcarcinog中にマウスの細胞の変化の分析を必要とするenesis。いくつかの方法がケラチノサイト培養、フローサイトメトリーおよび皮膚幹細胞の単離29-31で公開されているが、マウスのBCCにおける細胞分析のための包括的な手順は現在存在しない。のBCCのマウスモデル、表皮の分離、組織および細胞分析からの単一細胞の生成のための方法を組み合わせることにより、我々は、BCC開発中に細胞のシグナル伝達、細胞および分子間相互作用を研究するために一連の手順を読者に提供する。私たちは、このプロトコルは、読者がそれぞれの手続きがどのように達成されるか見ることができると信じています。また、結果がどのように見えるべきかを説明するためにいくつかのデータを提供され、読者はこれらの手順を実行する間、困難を克服するのに役立つトラブルシューティング。
我々は、BCCの内の細胞集団を分析するための方法を記載している。腫瘍組織は、多くの細胞型の一貫しており、各細胞型は、in vitro条件下で最高の下でも取り戻すことは非常に困難である、発がん性のある時点で動作が異なります。このプロトコルを用いて、基底細胞癌の開発が表皮幹細胞の増殖、ならびに骨髄細胞の動員を伴っていることが示された。種々の細胞型に特異的な抗体が利用可能であるので、免疫組織化学または免疫蛍光解析と比較して、細胞集団の分析は、細胞集団の変化をより定量的な評価を与える。
遺伝子から誘導表現型の変化は時間を要するので、このプロトコルのために、10週間の研究を完了するために必要とされる。これは、事前に実験を計画することが重要である。細胞単離および分析のために、丸2日が必要とされてもよい。生きた細胞をanalysに使用されるためES、それは前もってFACSキャリバーを確保することが重要です。このプロトコルを使用して作業する場合、我々はまた、(下記参照)一般的な問題を記載しております。
我々の経験では、以下は、我々が遭遇した共通の問題である:
このプロトコルは、骨髄移植または細胞起源を調べるために組織移植と組み合わせることができる。例えば、致死的に放射線照射したマウスに骨髄細胞をGFP発現の移植は、私たちは、腫瘍関連線維芽細胞と骨髄細胞の骨髄細胞の寄与を調べることができるようになります。同様に、皮膚腫瘍は、腫瘍 – 宿主相互作用を調べるために新しいマウス宿主に移植することができます。
発癌中に細胞集団の変化を調べることに加えて、このプロトコルはまた、研究者が調べることを可能にする腫瘍環境における細胞への薬物治療の効果。このプロトコルは発癌皮膚中に細胞集団の分析のために使用するように設計されているが、わずかな変更は、他の癌のタイプのために行うことができる。
皮膚癌のマウスモデルのサマリー、細胞集団の解析では悪性形質転換、変換プロセスのさまざまな細胞事象における細胞生物学のよりよい理解につながる、発癌の間に私達に動的な細胞変化を与えることができます。
The authors have nothing to disclose.
本研究は、NCI(R01-94160とR01-155086)、IUサイモンがんセンターと小児研究ウェルズセンターによってサポートされていました。
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 |