Wir führen ein Protokoll für die Erzeugung einer großen Anzahl (Tausende bis Hunderttausende) von einheitlicher Größe und Zusammensetzung gesteuerten Tumorsphäroide mit handelsüblichen Mikrotiterplatten.
Tumorsphäroide werden zunehmend als wichtiger in vitro-Modell für das Verhalten von Tumorzellen in drei Dimensionen erfasst. Mehr als herkömmliche physiologisch relevanten haft-Blatt-Kulturen, sie genauer zu rekapitulieren, die Komplexität und in Echt Tumoren Wechselwirkungen. Um dieses Modell zu nutzen, um eine bessere Beurteilung der Tumorbiologie oder die Wirksamkeit von neuen therapeutischen Mittel, ist es notwendig, um Sphäroide reproduzierbar zu erzeugen, in einer kontrollierten Art und Weise und in großer Zahl sein.
Die AggreWell System besteht aus einer hochdichten Anordnung von pyramidenförmigen Vertiefungen, in dem eine Suspension von einzelnen Zellen zentrifugiert. Die Nummern der Zellen Clustern am Boden jeder Vertiefung und die Anzahl und das Verhältnis der unterschiedlichen beteiligten Zelltypen hängen nur von den Eigenschaften der vom Experimentator Suspension eingeführt. So sind wir in der Lage, Tumorsphäroide beliebiger Größe und Zusammensetzung mit erzeugenSie benötigen, um die zugrunde liegende Technologie-Plattform ändern. Die Hunderte von Mikro pro Quadratzentimeter Fläche der Kultur wiederum sorgen dafür, dass extrem hohe Produktionsniveau kann über eine einfache, nonlabor intensiver Prozess erreicht werden. Wir erwarten daher, dass dieses Protokoll wird im Großen und Ganzen sinnvoll, Forscher in der Sphäroid Feld Tumor sein.
Es gibt eine zunehmende Zahl von Hinweisen, dass Tumorzellen verhalten sich anders im dreidimensionalen Kulturen, als sie tun, wenn sie auf Kunststoff kultiviert, und das auf herkömmlichen Gewebekultur-Plattformen identifiziert Therapeutika Wirksamkeit verlieren, wenn zu einer physiologisch relevanten System 1 umgestellt. Es ist daher wünschenswert, das Verhalten der Krebszellen unter diesen Bedingungen zu untersuchen, sowohl, um Einblicke in die zugrunde liegenden Biologie zu gewinnen, und die Erfolgsrate des Übergangs neue therapeutische Mittel aus dem Screening-Anlage in die Klinik zu erhöhen. Ein nützliches Modellsystem mit einer langen Geschichte beschäftigt dreidimensionale Cluster von Krebszellen als Tumorsphäroide 1,2 bekannt. Idealerweise würde Techniken Sphäroidformation Produktion einer großen Zahl von gleichförmigen Kügelchen, deren Größe und Zusammensetzung des Experimentators gesteuert ermöglichen. Während Hanging-Drop-und Well-Platte nähert 3,4 sind in der Lage, einige dieser Wieder erfüllenAnforderungen, Durchsatz der Regel begrenzt ist, und die Erzeugung einer großen Anzahl von Sphäroiden wird eine arbeitsintensive Aufgabe.
Wir haben vor kurzem ein System, um ähnliche Herausforderungen in der regenerativen Medizin zu lösen 5 entwickelt. Der Einsatz gezwungen Aggregation innerhalb einer Serie von dicht gepackten Mikrometermaßstab Brunnen (siehe Abbildung 1), ermöglicht dieser Ansatz die Erzeugung von Sphäroiden aus beliebigen Anzahl von Zellen, einschließlich Gemische von mehreren Zelltypen 6, sowie den Einbau von verschiedenen Biomaterialien 7. Tausende bis Hunderttausende oder mehr – – Sphäroide werden in großer Zahl gebildet und kann sofort entnommen oder in den Vertiefungen, in denen sie waren mit Mediumaustausch für mindestens eine 8 bis zwei (unveröffentlichte Beobachtung) gebildet Wochen aufrechterhalten werden. Dieses System ist daher gut zur Erzeugung einer großen Zahl von gleichmäßigen und reproduzierbaren Tumorsphäroide für die Beurteilung der effe geeignetctiveness von neuartigen Antitumor-Wirkstoffe oder biologische Grundlagenuntersuchungen.
Wir haben ein System, bei dem eine große Anzahl von gleichförmigen Kügelchen können aus mehreren Zelllinien von verschiedenen Quellen erzeugt werden, hergestellt. Wir haben noch eine haftende Zelllinie, die nicht Sphäroiden unter diesen Bedingungen bilden nicht begegnen. Wir haben schon früher beobachtet Zellverlust in der Bevölkerung anfällig für Anoikis 5,8 jedoch bisher diese Frage nicht mit Tumorlinien entstanden. Das System ist beliebig skalierbar Oberfläche, mit dem Verhalten konsistent Mikrotiterplatte im 24-Well-und 6-Well-Format, sowie Prototypen Bioreaktoren mit je 50.000 Mikrovertiefungen, die derzeit entwickelt.
Sphäroid Asymmetrie sollte ein Problem sein, kann die Inkubationszeit in Schritt 4.8, zwei oder drei Tage verlängert werden. Spheroids kann auch für einen Zeitraum nach der Extraktion aus den Vertiefungen, um die Symmetrie zu erhöhen inkubiert werden, aber in diesem Fall darauf zu achten, Kultur Dichten so gering, Sphäroiden in Kontakt miteinander zu halten wi, werdenll verschmelzen oft zu größeren Strukturen. Aus diesem Grund haben wir bisher Kulturen in den Vertiefungen, in denen die Aggregate gebildet wurden, wobei die Hauptbeschränkung wobei die Größe des Sphäroids gehalten. Dies wiederum ist eine Funktion sowohl der Wachstumsrate und der anfänglichen Größe 8, und wenn erweiterte Kultur innerhalb der Mikrotiterplatte soll, sollte diese im voraus berücksichtigt werden. Optionen, um übermäßiges Wachstum zu verhindern, sollte es dazu kommen, sind entweder beginnend mit kleiner Kügelchen, oder den Einsatz der größeren Vertiefungen der AggreWell 800 Platte.
Sollte Sphäroiden nicht, in Kohärenz mit der Zeit zu erhöhen, kann eine mögliche Ursache sein Zelltod. Besonders in größeren Aggregaten hoch metabolisch aktiven Zellen können Massentransportbeschränkungen über die Lieferung von Sauerstoff und wichtigen Nährstoffen in einem nekrotischen Kerns 2 führen – und damit ein nicht-zusammenhängende Sphäroid kann einfach eine Folge der übermäßigen Zelltod sein. Alternativ Messungen der mechanischen Zusammenhaltsion von Sphäroiden wurden verwendet, um die interzelluläre Bindungskräfte zu bewerten, in Beziehung zu dem metastatischen Potential einer gegebenen Zelllinie 13. Es wäre interessant, die Beziehung zwischen Form und Sphäroid metastatische Potential zu untersuchen, vielleicht mit morphometrischen Parameter wie Rundheit und Umkreis, zum Flächenverhältnis.
Zusätzlich zur Untersuchung der mechanischen Eigenschaften und morphometrische von Sphäroiden, Mikrovertiefungsanordnung in dem System ermöglicht die Großproduktion von gemischten Zusammensetzung Sphäroiden, bestehend aus Kombinationen von mehreren Zelltypen und / oder Biomaterialien 6,7. Die Tumorzellen in Wechselwirkungen mit anderen Zelltypen wichtig sind, um das Verhalten von Tumoren genauer modellieren in vivo 14, so kann es von Interesse sein, Sphäroiden von Tumorzellen in Kombination mit Fibroblasten und Endothelzellen zu erzeugen, zum Beispiel. Mikropartikel verschiedener Biomaterialien können ebenfalls eingearbeitet werden, und kann beeinflussen spheroid Eigenschaften sowohl direkt durch ihre Wechselwirkungen mit Zellen 7,15 und auch als Reservoir für die kontrollierte Freisetzung von Wachstumsfaktoren und Zytokinen in das Innere des Sphäroids 16.
Wenn es einen Besorgnis über Sterilität, zum Beispiel bei der Arbeit mit einer Mikrotiterplatte, in der einige Brunnen vorher benutzt worden, die einige Zeit im Brutschrank als Teil einer vorhergehenden Versuch verbracht haben kann, die Brunnen kann mit 70% Ethanol sterilisiert werden im Wasser.
Sobald Sphäroide gebildet worden sind, können sie auch aus Restpersonen Zellen, indem die Suspension über eine Zelle Sieb abgetrennt werden. Einzelne Zellen werden durchlaufen, während die Sphäroide wird beibehalten. Wenn der Sphäroid vergießen potentiell metastatischen Zellen im Laufe der Kultur vermutet, kann es wünschenswert sein, diese Prozedur mehrmals durchführen zu können – zunächst auf rechtsfähige Zellen zu entfernen, und anschließend zu isolieren purified Populationen von Zellen durch den Sphäroiden gegeben.
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde von der University of Calgary unter einem neuen Ermittler Gründungszuschuss Dr. Ungrin finanziert.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
AggreWell 400 plate | StemCell Technologies Inc. | 27845/27945 | |
Rinsing Solution | StemCell Technologies Inc. | 07010 | |
Cell strainer (37 µm) | StemCell Technologies Inc. | 27215 | |
PBS | VWR / LONZA | CA12001-676 | |
Trypsin-Versene (EDTA) | VWR / LONZA | CA12001-660 | |
DMEM | VWR / LONZA | CA12002-212 | |
FBS | VWR / LONZA | CA-95042-112 | |
TrypLE | Invitrogen / Life Technologies | 12605010 | |
Inverted microscope | VWR / Motic | CA19000-610 | |
Allegra X15R centrifuge with carriers for standard well plates | VWR / Beckman | CABKA99465, CABK369704, CABK392806 | |
Laminar flow biosafety cabinet | ESBE / Baker | BKR-SG603AHEUVSP |