Células endoteliais de tumor são importantes determinantes do microambiente do tumor e o curso da doença. Aqui, um protocolo para o isolamento de células endoteliais puras e viáveis de carcinoma colorectal humana e cólon normal para ser usado em pesquisa de teste e patogênese da droga é descrito.
As células primárias isoladas de carcinomas humanos são ferramentas valiosas para identificar mecanismos patogénicos, contribuindo para a progressão e desenvolvimento da doença. Em particular, células endoteliais (CE), que constituem a superfície interna dos vasos, diretamente participar na entrega de oxigênio, fornecimento de nutrientes e remoção de resíduos de produtos para e de tumores e desse modo proeminentemente envolvidos na constituição do tumor microambiente (TME). Células endoteliais de tumor (TECs) podem ser usadas como celulares biossensores do microambiente intratumoral estabelecido pela comunicação entre o tumor e as células do estroma. TECs também servem como alvos da terapia. Nesse sentido, na cultura destas células permitam estudos sobre os mecanismos de resposta ou resistência ao tratamento antiangiogênico. Recentemente, verificou-se que TECs isolaram de carcinoma colorectal humana (CRC) exposição memória-como efeitos baseados o TME específico, eles foram derivados. Além disso, estes TECs contribuam activamente para a criação de um TME específico pela secreção de fatores diferentes. Por exemplo, TECs em um prognóstico favorável TME-Th1 secretam a proteína supressora de tumor fator secretado de antiangiogênico, ácida e rica em cisteína, como 1 (SPARCL1). SPARCL1 regula a homeostase do navio e inibe a migração e proliferação de células do tumor. Portanto, culturas de TECs puros, viáveis, isolados de humanos tumores sólidos são uma ferramenta valiosa para estudos funcionais sobre o papel do sistema vascular na tumorigênese. Aqui, um novo protocolo atualizado para o isolamento de CE primário do cólon normal, bem como CRC é descrito. A técnica baseia-se na digestão enzimática e mecânica do tecido, immunolabeling e célula de fluorescência ativada (FACS) de classificação-classificação de células de tripla-positivo (CD31, VE-caderina, CD105). Com este protocolo, TEC viável ou culturas de células endoteliais normais (NEC) podem ser isoladas de tecidos do cólon, com uma taxa de sucesso de 62.12% quando submetido a ordenação de FACS (culturas CE puras 41 de 66 amostras de tecido). Por conseguinte, este protocolo fornece uma abordagem robusta para isolar as culturas humanas do CE de normal do cólon e CRC.
O microambiente do tumor (TME) é definido como uma forte interação entre as células do tumor com o estroma do tumor, que é composta de células, como células endoteliais (CE), pericitos, fibroblastos, células musculares lisas ou células do sistema imunológico. A comunicação entre estes compartimentos celulares pode ser impulsionada por fatores parácrina (por exemplo, os fatores de crescimento angiogênico, citocinas), pela matriz extracelular ou contato direto de célula-célula. O compartimento do estroma pode promover ou neutralizar a iniciação do tumor ou progressão, dependendo o TME específico estabelecido.
A capacidade de um tumor para se conectar com o sistema de embarcação é a chave para a progressão e a metástase da doença. O sistema de embarcação permite o tumor predominantemente obter acesso para a entrega de oxigênio e nutrientes, bem como a remoção de resíduos de produtos1,2,3. CE constituem a superfície interna dos vasos e, portanto, são importantes componentes celulares que participam ativamente neste processo. É sabido que células endoteliais do tumor (TEC) são diferentes de suas células endoteliais normais (NEC) correspondentes por muitas características tais como perturbada hierarquia da árvore vascular, leakiness do navio, ou reduziram a maturação, como exemplificado por um número reduzido de células de pericitos/mural que são fracamente ligadas ao CE4.
Daí, TECs são ferramentas valiosas de celulares para estudar a carcinogênese. TECs foram considerados principalmente para promover o tumor de crescimento e progressão3. Assim, TECs podem ser usados como biosensores que permitem o monitoramento e identificação de processos patogênicos que iniciar, favorecer ou contrariar a tumorigênese. Além disso, eles são alvos terapêuticos na clínica5. Consequentemente, TECs isolados e CNE correspondente pode também ser usados como ferramentas para compreender os mecanismos de resposta ou resistência ao tratamento antiangiogênico.
No passado, nós desenvolvemos um protocolo para isolar essas células6,7 e identificado que TECs não são apenas diferentes do CNE, mas também diferem entre si dependendo da TME eles foram derivados de8. Através desta abordagem, foi mostrado que TECs em certos TMEs ativamente podem neutralizar o crescimento do tumor e progressão pela secreção de antiangiogênico supressora de tumor proteínas tais como SPARCL1. Isto indicou que TECs ativamente contribuindo para o estabelecimento de um prognóstico favorável TME em carcinoma colorectal humana (CRC)8.
Estudos anteriores tentaram isolar humanas TECs de tumores sólidos. Era um objetivo importante desses estudos, por exemplo, a identificação do novo tumor célula endotelial marcadores (TEMs)9. Uma estratégia de uso imediato de TECs depois do laser microdissection foi aplicado para evitar a alteração ou perda do fenótipo TEC em cultura. No entanto, estudos de seguimento identificaram uma população contaminante das células murais como uma séria desvantagem esta abordagem10. Nosso laboratório foi o primeiro a desenvolver um protocolo que permitiu o isolamento de TECs puros, viáveis de humano CRC pacientes6,7. Uma abordagem com várias rodadas de seleção (MACS) célula magnética de TECs que garantiu alta pureza das culturas isoladas CE foi escolhida. No entanto, esta abordagem exigido um período relativamente longo período de cultivo (6 semanas em média), que aumentou o risco de artefactos induzida pela cultura. Portanto, na próxima etapa, o objetivo era reduzir o tempo de cultivo entre a cirurgia e a colheita da primeira cultura pura. Para atingir este objetivo, um protocolo melhorado empregando uma dissociação de tecido combinado de mecânicos e enzimáticos baseados do tumor inicial, seguido por célula de fluorescência ativada (FACS) de classificação-classificação da triplo-rotulado CE, foi desenvolvido. Isso reduziu o tempo de isolamento em média de três semanas, resultando em culturas puras de TEC e NEC com maior viabilidade para estudos funcionais. Isolamento de culturas puras viáveis de TEC e NEC de tecidos humanos com altas taxas de sucesso pode abrir novas vias para testes durante o desenvolvimento de regimes de terapia individualizada de drogas específicas do paciente. A abordagem de isolamento é detalhada nos parágrafos seguintes.
Principalmente, três métodos diferentes têm sido empregados até agora para isolar pura e viável CNE e TECs de tecidos sólidos humanos, ou seja (1) Fima enriquecimento microdissection do laser (2) e (3) FACS-classificação da fração CE. Na maioria das publicações, Fima enriquecimento das células após a geração de uma suspensão de célula única por desintegração mecânica foi usado11,12,13. Por exemplo, Fima purificação de humano dérmica microvascular CE (HDMEC) por anticorpos E-selectina depois de fator de necrose tumoral (TNF)-tratamento de α de prepúcios neonatal13 tem sido relatado para o isolamento da CE humana de glioma por tecido digerir, gradiente de percoll e seleção usando anti-CD31/CD105 e VE-caderina-anticorpos12, ou por anticorpos anti-CD105 do humano peito carcinoma11. Protocolos que empregados do laser microdissection ou FACS-classificação têm sido relatados com menos frequência. Microdissection do laser foi usado, por exemplo, para identificar potencial pan-tumor marcadores de células endoteliais (TEMs) na CE derivada de carcinoma colorectal humana com a análise das células imediatamente após dissecação9. FACS-classificação usando anticorpos-anti-CD31 foi demonstrou com sucesso para o isolamento da fração CE embrionárias indiferenciadas humano tronco células14.
Estas abordagens têm diferentes vantagens e desvantagens que devem ser considerados. As vantagens para a abordagem baseada em Fima são que nenhum equipamento elaborado é necessário, a seleção pode ser realizada a qualquer momento, e o enriquecimento de célula é rápida (aproximadamente 15 min) em comparação com ordenação de FACS (cerca de 1 h). A falta de matriz por um longo período de tempo pode induzir a morte celular da CE por anoikis. Portanto, a adição do inibidor quinase rho Y-27632 para o buffer de FACS foi contratada para impedir a célula anoikis15.
As desvantagens de enriquecimento Fima são que várias rodadas de seleção são necessárias para alcançar a pureza acima de 99%. Além disso, cultivo celular entre avanços é necessário para recuperação de célula, o que aumenta a idade das culturas induzida pela cultura artefatos de apoio. Microdissection do laser tem a vantagem de que as células podem ser usados imediatamente que reduz artefatos induzida pela cultura, mas inclui o risco de contaminação pelas células do tecido adjacente áreas10. Além disso, microdissection não é estabelecido em cada laboratório. As desvantagens da abordagem FACS-classificação-baseado incluem, semelhante ao laser microdissection, que o equipamento é elaborado e onerosos. Por conseguinte, este equipamento não pode ser acessado a qualquer momento. Em um ambiente clínico, onde a disponibilidade do tecido de interesse não pode ser exatamente planejada, isto pode adicionar uma outra desvantagem.
No entanto, as vantagens principais de FACS-classificação são que a fração de CE pode ser etiquetada por vários anticorpos em paralelo. Assim, pode ser empregada uma estratégia associada rigorosa que assegure um elevado grau de pureza. Com base na experiência, nenhuma re-classificação da fração CE foi exigido, em contraste com o anterior protocolo baseado em MACS onde várias rodadas de seleção tinham que ser empregado. Isto levou a um tempo de cultivo significativamente reduzida até pureza de seis semanas (abordagem de MACS) para três semanas na abordagem FACS, resultando em uma viabilidade celular melhorado permitindo uma janela de tempo prolongado da análise. Finalmente, usando a estratégia de FACS-classificação-baseado, uma melhoria da taxa de sucesso de isolamento total poderia ser alcançado (um aumento de 12,5%). Em conclusão, a ordenação de FACS baseados 3 anticorpos empregando de estratégia em paralelo após digerir tecido por digestão combinada tecidos mecânicos e enzimáticos tinha inúmeras vantagens que estabeleceram este protocolo como o método de escolha para o isolamento de TECs e a CNE de carcinoma colorectal humana e cólon.
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos Christian Flierl, Katja Petter, Christina Schnürer (toda divisão de Molecular e Cirurgia Experimental), Uwe Appelt, Michael Mroz (núcleo unidade FACS-classificação) e Simon Völkl (núcleo unidade FACS-Immunomonitoring) para obter assistência técnica excelente. Este trabalho foi financiado por doações ao pt/MS do centro interdisciplinar para pesquisa clínica (IZKF) da Universidade Medical Center Erlangen, Fundação de pesquisa alemã (DFG: para 2438, SP2) e o Lutz-Stiftung, por uma concessão da Robert-Pfleger-Stiftung para VSS, bem como por subvenções concedidas a MS da Fundação de pesquisa alemã [DFG: KFO257 (sub-projeto 4), SFB 796 (sub-projeto 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 |