Endotheliale cellen van de tumor zijn belangrijke determinanten van de communicatie van de tumor en het verloop van de ziekte. Hier, wordt een protocol voor de isolatie van zuiver en levensvatbare endotheliale cellen van menselijke colorectaal carcinoom en normale dikke darm moet worden gebruikt in drugsonderzoek testen en pathogenese beschreven.
Primaire cellen van menselijke carcinomen geïsoleerd zijn waardevolle hulpmiddelen om te identificeren van pathogene mechanismen bij te dragen tot de ontwikkeling van de ziekte en de progressie. In het bijzonder endotheliale cellen (EG) vormt de binnenzijde van de vaartuigen, rechtstreeks deelnemen aan de zuurstoftoevoer, nutriënten aan,- en afvoer van afvalstoffen naar en van tumoren, en daardoor opvallend betrokken zijn bij de Grondwet van de tumor communicatie (TME). Endotheliale cellen van de tumor (TECs) kunnen worden gebruikt als cellulaire biosensoren voor de communicatie van de intratumoral opgericht door communicatie tussen tumor en stromale cellen. TECs dienen ook als doelstellingen van de therapie. Dienovereenkomstig, in cultuur toestaan deze cellen studies op mechanismen van reactie of resistentie tegen de anti-angiogenic behandeling. Onlangs bleek dat TECs geïsoleerd van menselijke colorectaal carcinoom (CRC) tentoonstelling geheugen-achtige effecten op basis van de specifieke TME ze van zijn afgeleid. Bovendien, deze TECs actief bijdragen aan de oprichting van een specifieke TME door de afscheiding van verschillende factoren. Bijvoorbeeld, afscheiden in een prognostically gunstige Th1-TME TECs de anti-angiogenic tumor-onderdrukkende factor uitgescheiden eiwitten, zure en rijk aan cysteïne-achtige 1 (SPARCL1). SPARCL1 regelt vaartuig homeostase en remt tumor celproliferatie en -migratie. Vandaar, culturen van pure, levensvatbare TECs geïsoleerd van menselijke solide tumoren zijn een waardevol instrument voor functionele studies over de rol van het vaatstelsel in tumorvorming. Hier, wordt een nieuwe up-to-date protocol voor de isolatie van primaire EG uit de normale dikke darm evenals CRC beschreven. De techniek is gebaseerd op mechanische en enzymatische weefsel spijsvertering, immunolabeling en fluorescentie geactiveerd cell sorting (FACS)-sorteren van triple-positieve cellen (CD31, VE-cadherine, CD105). Met dit protocol, levensvatbare TEC of normale endothelial (NEC) celculturen kunnen worden geïsoleerd uit weefsels van de dikke darm met een slagingspercentage van 62.12% Wanneer onderworpen aan FACS-sorteren (41 EG reinculturen van 66 weefselsteekproeven). Dienovereenkomstig, is dit protocol biedt een robuuste aanpak om te isoleren van de menselijke EG culturen van normale colon en CRC.
De communicatie van de tumor (TME) wordt gedefinieerd als een nauwe interactie van tumorcellen met de stroma tumor, die uit cellen zoals endotheliale cellen (EG), pericytes, fibroblasten, zachte spiercellen of immuuncellen bestaat. De communicatie tussen deze cellulaire compartimenten kan worden aangedreven door paracrine factoren (bijvoorbeeld angiogenic groeifactoren, cytokines), door de extracellulaire matrix, of directe cel contactpersoon. Het stromale compartiment kan bevorderen of te neutraliseren tumor initiatie of progressie, afhankelijk van de specifieke TME opgericht.
De mogelijkheid van een tumor te verbinden met het informatiesysteem voor de zeescheepvaart is sleutel tot de progressie en de metastase van de ziekte. Het informatiesysteem voor de zeescheepvaart kan de tumor hoofdzakelijk toegang te krijgen tot de levering van zuurstof en voedingsstoffen, alsmede de verwijdering van afvalproducten1,2,3. EG vormen de binnenzijde van de vaartuigen, en zijn daarom belangrijke cellulaire componenten die actief aan dit proces deelnemen. Het is algemeen bekend dat endotheliale cellen van de tumor (VEG) anders dan hun overeenkomstige normale endotheliale cellen (NEC) door vele functies zoals gestoord hiërarchie van de vasculaire boom, vaartuig leakiness zijn, of verlaagd van rijping, zoals wordt geïllustreerd door een beperkt aantal pericytes/muurschildering cellen die zijn slechts losjes gekoppeld aan de EG-4.
Vandaar, TECs zijn waardevolle cellulaire hulpmiddelen om te studeren carcinogenese. TECs werden voornamelijk ter bevordering van groei en progressie van de tumor3beschouwd. TECs kunnen dus worden gebruikt als biosensoren waarmee het toezicht op en de identificatie van pathogene processen die leiden, te bevorderen of te neutraliseren tumorvorming. Bovendien zijn ze therapeutische doelen in de kliniek5. Bijgevolg, geïsoleerde TECs en bijbehorende NEC kunnen ook worden gebruikt als instrumenten te begrijpen van de mechanismen van de reactie of resistentie tegen de anti-angiogenic behandeling.
In het verleden, we ontwikkelde een protocol om te isoleren van deze cellen6,7 en geïdentificeerd dat TECs niet alleen verschillend van NEC zijn, maar ook van elkaar verschillen, afhankelijk van de TME ze waren afgeleid van8. Door deze aanpak, werd aangetoond dat TECs in bepaalde TMEs actief tumorgroei en progressie kunnen tegengaan door afscheiding van anti-angiogenic tumor-onderdrukkende eiwitten zoals SPARCL1. Hieruit bleek dat TECs actief bij te tot de oprichting van een prognostically gunstige TME in menselijke colorectaal carcinoom (CRC)8 dragen zijn.
Eerdere studies probeerde te isoleren van de menselijke TECs van solide tumoren. Een belangrijk doel van deze studies was, bijvoorbeeld, de identificatie van nieuwe tumor endothelial cel markeringen (TEMs)9. Een strategie voor onmiddellijk gebruik van TECs na laser microdissection werd toegepast om te voorkomen dat wijziging of verlies van het fenotype van de VEG in cultuur. Vervolgstudies geïdentificeerd echter een contaminerende bevolking van muurschildering cellen als een serieus nadeel van deze aanpak10. Onze lab was de eerste om een protocol waardoor het isolement van pure, levensvatbare TECs van menselijke CRC patiënten-6,7. Een aanpak met meerdere rondes van de selectie (MACS) van de magnetische cel van het TECs dat gegarandeerd hoge zuiverheid van de geïsoleerde culturen van de EG gekozen. Deze aanpak vereist echter een relatief lange teeltduur (gemiddeld 6 weken), waardoor het risico van cultuur-geïnduceerde artefacten steeg. Vandaar, in de volgende stap, het doel was om de teeltduur tussen chirurgie en de oogst van de eerste reincultuur. Om dit te bereiken, een verbeterde protocol met een gecombineerde mechanische en enzymatische gebaseerde weefsel dissociatie van de oorspronkelijke tumor, gevolgd door fluorescentie geactiveerd cell sorting (FACS)-sorteren van triple-geëtiketteerden EG, werd ontwikkeld. Dit verminderde isolatie tijd gemiddeld tot drie weken, resulterend in TEC en NEC reinculturen met verhoogde levensvatbaarheid voor functionele studies. Isolatie van levensvatbare TEC en NEC reinculturen uit menselijke weefsels met hoge slagingspercentages kan openen nieuwe mogelijkheden voor patiënt-specifieke drug testende tijdens de ontwikkeling van geïndividualiseerde therapie regimes. De isolatie-aanpak wordt beschreven in de volgende paragrafen.
Hoofdzakelijk, zijn drie verschillende methoden tewerkgesteld tot nu toe om te isoleren van zuiver en levensvatbare NEC en TECs van solide weefsels, namelijk (1) immunomagnetic verrijking, (2) laser microdissection, en (3) FACS-sorteren van de EG-breuk. In de meeste publicaties, verrijking van de immunomagnetic van de cellen na generatie van een eencellige schorsing door mechanische desintegratie gebruikte11,12,13was. Bijvoorbeeld, immunomagnetic zuivering van menselijke dermale microvasculaire EG (HDMEC) door E-selectine antilichamen na tumor necrose factor (TNF)-α behandeling van neonatale foreskins13 is gemeld voor de isolatie van menselijke EG van glioma door weefsel verteren, percoll verloop en selectie met behulp van anti-CD31/CD105 en VE-cadherine-antistoffen12, of door anti-CD105 van menselijke antilichamen breast carcinoma11. Protocollen die laser microdissection of FACS-sorteren in dienst minder vaak gemeld. Laser microdissection werd gebruikt, bijvoorbeeld om te identificeren van potentiële pan-tumor endothelial cel markeringen (TEMs) in EG afgeleid van menselijke colorectal carcinoom met analyse van de cellen onmiddellijk na dissectie9. FACS-sorteren met behulp van anti-CD31-antistoffen werd succesvol gebleken voor de isolatie van de EG-breuk van ongedifferentieerde menselijke embryonale14van de cellen van de stam.
Deze benaderingen hebben verschillende voordelen en nadelen die moet worden beschouwd. De voordelen voor de immunomagnetic gebaseerde benadering zijn dat geen ingewikkelde apparatuur vereist is de selectie elk gewenst moment plaatsvinden kan en de verrijking van de cel is snel (ongeveer 15 min) in vergelijking met FACS-sorteren (ongeveer 1 h). Het gebrek aan matrix voor een langere periode van tijd kan leiden tot celdood van EG door anoikis. Toevoeging van de rho kinase inhibitor Y-27632 aan de buffer FACS werkte dus, om te voorkomen dat de cel anoikis15.
De nadelen van immunomagnetic verrijking zijn dat meerdere rondes van selectie vereist met het oog op zuiverheid boven 99%. Cel teelt tussen verrijking is bovendien vereist voor herstel van de cel, dat verhoogt de leeftijd van de culturen ondersteunen van cultuur-geïnduceerde artefacten. Laser microdissection heeft het voordeel dat cellen kunnen onmiddellijk gebruikt die cultuur-geïnduceerde artefacten vermindert, maar het risico van besmetting door cellen uit de aangrenzende weefsel gebieden10omvat. Microdissection is bovendien niet in elk laboratorium gevestigd. De nadelen van de FACS sorteren-gebaseerde benadering opnemen, vergelijkbaar met het microdissection, dat de apparatuur uitgebreid en kostenintensieve is laser. Dienovereenkomstig, deze apparatuur niet toegankelijk kan zijn op elk gewenst moment. In een klinische setting, waar niet de beschikbaarheid van het weefsel van belang precies gepland worden, kan dit een verdere nadeel toevoegen.
De belangrijkste voordelen van de FACS-sorteren zijn echter dat de Fractie van de EG kan worden gelabeld door meerdere antilichamen in parallel. Zo kan een strenge gating strategie worden ingezet die voor een hoge zuiverheid zorgt. Gebaseerd op ervaring, was geen opnieuw sorteren van de EG-breuk nodig, in tegenstelling tot de vorige MACS gebaseerde protocol waar meerdere rondes van selectie moesten worden ingezet. Dit leidde tot een aanzienlijk verlaagde teeltduur tot zuiverheid van zes weken (MACS benadering) tot drie weken in de aanpak van FACS, wat resulteert in een verbeterde levensvatbaarheid zodat het venster van een langdurige tijd van analyse. Ten slotte gebruikt de FACS sorteren-gebaseerde strategie, een verbetering van het algehele slagingspercentage van isolatie kan worden bereikt (een toename van 12,5%). Kortom, de FACS-sortering op basis strategie gebruikmaking 3 antilichamen parallel nadat weefsel verteren door gecombineerde mechanische en enzymatische weefsel spijsvertering had talrijke voordelen die dit protocol als de methode van keuze voor de isolatie van TECs opgericht en NEC uit menselijke colorectaal carcinoom en dikke darm.
The authors have nothing to disclose.
Wij danken Katja Petter, Christina Schnürer (alle divisie van moleculaire en experimentele heelkunde), Christian Flierl, Uwe Appelt, Michael Mroz (Core Unit FACS-sorteren) en Simon Völkl (Core Unit FACS-Immunomonitoring) voor uitstekende technische bijstand. Dit werk werd gesteund door subsidies voor nl/MS van het Interdisciplinair Centrum voor klinisch onderzoek (IZKF) van de Universiteit medisch centrum Erlangen, de Duitse Research Foundation (DFG: voor 2438, SP2) en de Lutz-Stiftung, door een subsidie van de Robert-Pfleger-Stiftung VSS en door subsidies toegekend aan MS van de Duitse Research Foundation [DFG: KFO257 (deelproject 4), SFB 796 (deelproject B9)].
HBSS 1x | Gibco by Life Technologies | 14175-053 | |
Penicillin-streptomycin | Gibco by Life Technologies | 15140-122 | |
amphotericin B | Gibco by Life Technologies | 15290-026 | |
Scalpels, disposable | Feather | No. 23 | |
gentleMACS octo dissociator | Miltenyi Biotec | 130-095-937 | |
gentleMACS C-tubes | Miltenyi Biotec | 130-093-237 | |
human tumor dissociation kit | Miltenyi Biotec | 130-095-929 | |
DMEM | Gibco by Life Technologies | 21969-035 | |
EGM-2-MV BulletKit | Lonza | CC-3202 | |
Cell strainer, 100 µm | Falcon | 352360 | |
StemPro Accutase | Gibco by Life Technologies | A11105-01 | |
Cell counter, automated | Coulter Counter | Z1 | |
Y-27632 | Sigma-Aldrich | Y0503 | |
CD31-FITC | BD Pharmingen | 555445 | |
CD144/VE-cadherin-PE | BD Pharmingen | 560410 | |
CD105-APC | BD Pharmingen | 562408 | |
gelatin from bovine skin | Sigma-Aldrich | G9391 | |
FACS-Sorting device | Beckman Coulter | MoFlo XDP |