我々は、市販のマイクロウェルプレートを使用して、均一なサイズや組成制御の腫瘍スフェロイドの大量(数十万、何千)の生成のためのプロトコルを紹介する。
腫瘍スフェロイドは、ますます三次元での腫瘍細胞の挙動のための重要なin vitroモデルとして認識されている。より生理学的に関連する従来の粘着性シートの文化よりも、彼らはより正確に、実際の腫瘍に存在する複雑性との相互作用を再現。より良好な腫瘍生物学、または新規の治療薬の有効性を評価するために、このモデルを利用するためには、制御された様式で、かなりの数で、再現性スフェロイドを生成できることが必要である。
AggreWellシステムは、単一細胞の懸濁液を遠心分離し、その中にピラミッド状のマイクロウェルの高密度アレイからなる。細胞の数は、各マイクロウェルの底部でクラスタリングし、関与する異なる細胞型の数との比は、実験者によって導入された懸濁液の特性にのみ依存する。従って、我々は任意のサイズであり、組成物の腫瘍スフェロイドを生成することができる基盤となるプラットフォーム技術を修正する必要が出。順番に培養表面面積1平方センチメートルあたりマイクロウェルの数百人は、非常に高い生産レベルは簡単、非労務集約型のプロセスを介して達成することができることを確認してください。そこで我々は、このプロトコルが腫瘍スフェロイド分野の研究者に広く有用であることを期待しています。
腫瘍細胞は、それらを培養プラスチック上よりも、3次元培養では異なる動作をし、より生理的に関連するシステム1に移行する際、従来の組織培養プラットフォーム上で同定された治療薬は有効性を失う可能性があることことを示す証拠が増え体がある。これは、両方の基礎となる生物学への洞察を得るために、これらの条件下で、癌細胞の挙動を研究するために、また、診療所にスクリーニング施設から新たな治療薬の移行の成功率を高めることが望ましい。長い歴史を持つ一つの有用なモデル系は、腫瘍スフェロイド1,2として知られている癌細胞の三次元クラスターを使用する。理想的には、スフェロイドを形成するための技術は、大きさおよび組成、実験者によって制御され、均一なスフェロイドの大量生産を可能にするであろう。ハンギングドロップやウェルプレートに接近しながら、3,4は、これらの再のいくつかを満たすことができますquirements、スループットは一般に限られており、スフェロイドの多数の発生は労働集約的なタスクとなる。
我々は最近、再生医療分野5で同様の課題を解決するためのシステムを開発した。 ( 図1参照) を密に充填されたミクロンスケールの一連のウェル内に強制凝集を用い、このアプローチは、複数の細胞型6との混合物、ならびに種々の生体材料7の組み込みを含む細胞の任意の数から、スフェロイドの生成を可能にする。数千またはそれ以上の数百数千- -スフェロイドを大量に形成され、それらが少なくとも一つの8〜2(未発表の観察)週間、培地交換で形成されたマイクロウェルに直ちに抽出又は維持することができる。したがって、このシステムはEFFEの評価のための均一な多数の、再現性の腫瘍スフェロイドの生成に適しています小説抗腫瘍剤や基本的な生物学的調査のctiveness。
我々は、均一な球状体の多数の異なるソースからの複数の細胞株から生成することができる、それによってシステムを構築しています。我々は、これらの条件下で、スフェロイドを形成しない接着細胞株に遭遇していない。我々は以前しかし、今日まで、この問題は腫瘍系で生じていない、アノイキス5,8を起こしやすい集団における細胞の損失を観察した。システムは、24ウェルおよび6ウェルフォーマットのほか、現在開発中の5万マイクロウェルそれぞれを含むプロトタイプのバイオリアクターにおけるマイクロウェル全体で一貫性のある動作で、表面積が任意に拡張可能である。
非対称性が懸念される回転楕円べき、ステップ4.8でのインキュベーション時間は二、三日に増加させることができる。スフェロイドはまた、しかしながら、この場合には注意が互いのWiに接する球状体として、十分に低い培養密度を維持するために注意しなければならない、対称性を増加させるためにマイクロウェルからの抽出後の期間インキュベートすることができる多くの場合、より大きな構造へと融合しちゃう。このような理由から、我々は以前に凝集体が主な制限は、回転楕円体の大きさで、形成されたされたマイクロウェル内の文化を維持している。これは、次に、増殖速度と初期サイズ8の両方の関数であり、マイクロウェルプレート内で培養拡張が計画されている場合、これは、事前に考慮すべきである。異常増殖を防止するためのオプションが、それが発生した場合には、より小さなスフェロイドで始まる、またはAggreWell 800プレートの大きなマイクロウェルを使用することのいずれかを含む。
スフェロイドが経時的コヒーレンスが増加するのに失敗した場合、ある潜在的原因は、細胞死であってもよい。特に高度代謝活性のある細胞の大きな集合体で、酸素や必須栄養素の代引き物質移動の制限は壊死性コア2になることができます-このように非粘着性の球状体は、単純に、過剰な細胞死の結果であり得る。別の方法として、機械的なcohe測定スフェロイドのシオンは、所与の細胞株13の転移能との関係で、細胞間の結合力を評価するために使用されてきた。これは、おそらく、そのような面積比に丸みと境界として形態学的パラメータを用いて、回転楕円体の形状および転移能との関係を調べることは興味深いであろう。
スフェロイドの機械的および形態的特性を調査することに加えて、マイクロウェルシステム内のアセンブリは、複数の細胞型および/ または生体材料6,7の組み合わせからなる混合組成物のスフェロイドの大規模生産を可能にする。他の細胞型を有する腫瘍細胞の相互作用は、従って、それは、例えば、線維芽細胞および内皮細胞と組み合わせた腫瘍細胞からスフェロイドを生成するために重要であり得る、より密接にインビボ 14 の腫瘍の挙動をモデル化するために重要である。種々の生体材料の微粒子もまた組み込まれてもよく、SPHに影響を与えることができる直接細胞7,15との相互作用を介して、また回転楕円体16の内部への増殖因子およびサイトカインの放出制御のための貯水池として両方eroid性質。
無菌性についての懸念がある場合は前の実験の一部としてインキュベーター中でいくつかの時間を費やしていることができるいくつかのウェルは、以前に使用されてきたマイクロウェルプレートを用いて作業する場合、例えば、ウェルを70%エタノールで再滅菌することができる水中で。
スフェロイドが形成されると、それらはまた、細胞ストレーナーの上に懸濁液を通過させることによって、取り込まれなかった残余の細胞から分離することができる。スフェロイドが保持される一方、個々の細胞は、通過する。スフェロイド培養の過程で潜在的に転移細胞を流している疑いがある場合は、この手順を複数回実行することが望ましいかもしれない – 最初に取り込まれていない細胞を除去し、続いてpurifieを単離するスフェロイドではオフに与えられた細胞のD集団。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、博士Ungrinに新しい調査官スタートアップ助成金の下で、カルガリー大学によって資金を供給された。
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 |