Las células endoteliales tumorales son determinantes importantes del microambiente tumoral y el curso de la enfermedad. Aquí, se describe un protocolo para el aislamiento de las células endoteliales puras y viables de carcinoma colorrectal humano y colon normal para ser utilizado en la investigación de drogas pruebas y patogenesia.
Células primarias aisladas de carcinomas humanos son herramientas valiosas para identificar los mecanismos patogénicos que contribuyen a la progresión y desarrollo de la enfermedad. En particular, las células endoteliales (CE) que constituyen la superficie interna de los vasos, directamente participar en la entrega de oxígeno, fuente nutriente y la eliminación de residuos a y de tumores y participan así un lugar prominente en la Constitución del tumor microambiente (TME). Las células endoteliales del tumor (TECs) se pueden utilizar como biosensores celulares del microambiente intratumoral establecido por la comunicación entre el tumor y las células del estroma. TECs también sirven como objetivos de la terapia. Por consiguiente, en la cultura estas células permiten estudios sobre mecanismos de respuesta o resistencia al tratamiento anti-angiogénico. Recientemente, se encontró que Spark aislada de carcinoma colorrectal humano (CRC) exposición memoria efectos basados en el TME específica que se derivan. Por otra parte, estas TECs contribuyan activamente a la creación de una específica TME por la secreción de diversos factores. Por ejemplo, TECs en un pronóstico favorable TME de Th1 secretan la proteína de tumor-supresor factor secretado de anti-angiogénicos, ácida y rica en cisteína como 1 (SPARCL1). SPARCL1 regula la homeostasis del recipiente e inhibe la migración y proliferación de células de tumor. Por lo tanto, las culturas de TECs puros, viables aislados de tumores sólidos humanos son una herramienta valiosa para estudios funcionales sobre el papel del sistema vascular en tumorigenesis. Aquí, se describe un nuevo protocolo actualizado para el aislamiento de primaria CE del colon normal así como CRC. La técnica se basa en la digestión mecánica y enzimática de los tejidos, inmunomarcación y célula de fluorescencia activada (FACS) de clasificación-clasificación de las células triple-positivas (CD31, VE-cadherina, CD105). Con este protocolo, TEC viable o cultivos de células endoteliales normales (NEC) podrían ser aislados de los tejidos del colon con una tasa de éxito de 62.12% cuando se someten a la clasificación de FACS (cultivos EC puros 41 de 66 muestras de tejido). Por consiguiente, este protocolo proporciona un enfoque robusto para aislar las culturas humanas de la EC de colon normal y el CRC.
El microambiente del tumor (TME) se define como una interacción de las células tumorales con el estroma del tumor, que consta de células como las células endoteliales (CE), pericitos, fibroblastos, células musculares lisas o las células inmunes. La comunicación entre estos compartimentos celulares se puede conducir por factores paracrinos (p. ej., factores de crecimiento angiogénicos, citoquinas), por la matriz extracelular, o contacto directo célula-célula. El compartimiento stromal puede fomentar o contrarrestar la iniciación tumoral o progresión, dependiendo de la TME específico establecido.
La capacidad de un tumor para conectar con el sistema de recipiente es clave para la progresión y la metástasis de la enfermedad. El sistema de vaso permite el tumor predominante acceder a la entrega de oxígeno y nutrientes, así como la eliminación de residuos1,2,3. CE constituyen la superficie interna de los vasos y por lo tanto son importantes componentes celulares que participan activamente en este proceso. Es bien sabido que las células endoteliales del tumor (TEC) son diferentes a sus células endoteliales normales correspondientes (NEC) por muchas características como perturbado jerarquía del árbol vascular, filtración de buque, o reducción maduración ejemplificado por un número reducido de células del pericitos/mural conectados solamente libremente a la CE4.
Por lo tanto, TECs son valiosas herramientas celulares para el estudio de la carcinogénesis. TECs eran considerados sobre todo para fomentar el crecimiento y la progresión de tumor3. De este modo, Spark puede utilizarse como biosensores que permiten el seguimiento y la identificación de procesos patogénicos que iniciar, fomentar o contrarrestar la tumorigénesis. Por otra parte, son dianas terapéuticas en la clínica5. En consecuencia, TECs aislados y CNE correspondiente puede usarse como herramientas para entender los mecanismos de respuesta o resistencia al tratamiento anti-angiogénico.
En el pasado, se desarrolló un protocolo para aislar estas células6,7 y se identificaron TECs no sólo son diferentes de la CNE, que también difieren entre sí dependiendo de lo TME que se derivaron de8. A través de este enfoque, fue demostrado que TECs en ciertos TMEs pueden contrarrestar activamente el crecimiento del tumor y la progresión por la secreción de proteínas tumor-supresor anti-angiogénicos como SPARCL1. Esto indica que TECs están contribuyendo activamente al establecimiento de un pronóstico favorable TME en carcinoma colorrectal humano (CRC)8.
Estudios anteriores intentaron aislar humanos TECs de tumores sólidos. Un objetivo importante de estos estudios era, por ejemplo, la identificación del nuevo tumor endotelial de la célula marcadores (TEMs)9. Una estrategia de uso inmediato de TECs después de Microdisección láser se aplicó con el fin de evitar la alteración o pérdida del fenotipo TEC en cultura. Sin embargo, estudios de seguimiento identifican una población contaminante de células mural como un serio inconveniente de este enfoque10. Nuestro laboratorio fue el primero en desarrollar un protocolo que permite el aislamiento de TECs puras y viables de humano CRC pacientes6,7. Se eligió un enfoque con múltiples rondas de selección (MACS) celular magnético de los TECs que garantice alta pureza de las culturas aisladas de la CE. Sin embargo, este enfoque requiere un período de cultivo relativamente larga (6 semanas en promedio), que aumentó el riesgo de artefactos inducidos por la cultura. Por lo tanto, en el siguiente paso, el objetivo era reducir el tiempo de cultivo entre la cirugía y la cosecha de la primera cultura pura. Para lograr este objetivo, un protocolo mejorado empleando una disociación combinado mecánico y enzimático basado en el tejido del tumor inicial, seguido por célula de fluorescencia activada (FACS) de clasificación-clasificación de la triple-etiquetado CE, fue desarrollado. Esto reduce tiempo de aislamiento en promedio a tres semanas, resultando en cultivos puros de TEC y NEC con mayor viabilidad para estudios funcionales. Aislamiento de cultivos viables puros del TEC y NEC de tejidos humanos con tasas de éxito alta puede abrir nuevas avenidas para pruebas durante el desarrollo de los regímenes de terapia individualizada de drogas específico para cada paciente. El enfoque de aislamiento se detalla en los párrafos siguientes.
Principalmente, tres diferentes métodos se han empleado hasta ahora para aislar pura y viable NECs y TECs de tejidos sólidos humanos, a saber, (1) Inmunomagnética enriquecimiento, Microdisección láser (2) y (3) FACS-clasificación de la fracción de la CE. En la mayoría de las publicaciones, Inmunomagnética enriquecimiento de las células después de la generación de una suspensión unicelular de desintegración mecánica fue usado11,12,13. Por ejemplo, purificación Inmunomagnética de humano dérmica microvascular CE (HDMEC) por E-selectina anticuerpos después de factor de necrosis tumoral (TNF)-tratamiento de α de prepucio neonatal13 se ha divulgado para el aislamiento de la CE humano de glioma por tejido digerir, gradiente de percoll y selección utilizando anti-CD31/CD105 y VE-cadherina-anticuerpos12, o por anticuerpos anti-CD105 de humanos de mama carcinoma11. Protocolos que emplean Microdisección láser o clasificación de FACS han divulgado menos con frecuencia. Microdisección laser fue utilizado, por ejemplo, para identificar potenciales pan-tumor marcadores de células endoteliales (TEMs) CE derivan de carcinoma colorrectal humano con el análisis de las células inmediatamente después de la disección9. Clasificación de FACS utilizando anti-CD31-anticuerpos fue demostrado con éxito para el aislamiento de la fracción de CE de humanos indiferenciadas embrionarias células madre14.
Estos enfoques tienen diversas ventajas y desventajas que tienen que ser considerados. Las ventajas para el enfoque de Inmunomagnética son que ningún equipo elaborado es necesaria, la selección puede ser realizada en cualquier momento, y el enriquecimiento de la célula es rápido (aproximadamente 15 min) en comparación con la clasificación de FACS (aproximadamente 1 hora). La falta de matriz para un período más largo de tiempo puede inducir la muerte celular de la CE por anoikis. Por lo tanto, además del rho quinasa inhibidor Y-27632 el tampón FACS fue empleado para evitar que la célula anoikis15.
Las desventajas de enriquecimiento Inmunomagnética son que varias rondas de selección son necesarios para alcanzar pureza superior al 99%. Por otra parte, cultivo celular entre enriquecimientos se requiere para la recuperación de la célula, que aumenta la edad de las culturas apoyando artefactos inducidos por la cultura. Microdisección por láser se la ventaja de que las células pueden ser utilizado inmediatamente que reduce artefactos inducidos por la cultura sino que incluye el riesgo de contaminación por células del tejido adyacente zonas10. Por otra parte, microdisección no esté establecido en cada laboratorio. Las desventajas de la FACS-clasificación-enfoque incluyen, similar al laser microdissection, que el equipo es elaborada y costosa. En consecuencia, este equipo puede no ser accesible en cualquier momento. En un ajuste clínico, donde la disponibilidad del tejido de interés no puede ser exactamente planificada, esto puede añadir otra desventaja.
Sin embargo, las principales ventajas de la clasificación de FACS son que la fracción de CE puede ser etiquetada por los anticuerpos múltiples en paralelo. Así, puede emplearse una estrategia bloquea estricta que garanticen una alta pureza. Basado en la experiencia, no re-clasificación de la fracción de la CE era necesario, en contraste con el anterior mac-protocolo basado en donde múltiples rondas de selección tuvieron que emplearse. Esto condujo a un tiempo significativamente menor cultivo hasta pureza de seis semanas (enfoque Mac) a tres semanas en el enfoque de la FACS, resultando en una viabilidad celular mejorada que permite una ventana de tiempo prolongado de análisis. Finalmente, usando la estrategia de FACS-clasificación-basado, una mejora de la tasa de éxito de aislamiento podría ser logrado (aumento de 12,5%). En conclusión, la FACS-clasificación base empleando 3 anticuerpos estrategia en paralelo después de digerir tejido por digestión del tejido mecánico y enzimático combinado tenía numerosas ventajas que establece este protocolo como el método de elección para el aislamiento de Spark y NECs de carcinoma colorrectal humano y colon.
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos a Christian Flierl, Katja Petter, Christina Schnürer (División de Molecular y Cirugía Experimental), Uwe Appelt, Michael Mroz (clasificación de FACS unidad de base) y Simon Völkl (núcleo unidad FACS-Immunomonitoring) para la asistencia técnica excelente. Este trabajo fue financiado por subvenciones a at/MS del centro interdisciplinario de investigación clínica (IZKF) de la Universidad médica centro de Erlangen, la Fundación alemana de investigación (DFG: para 2438, SP2) y Lutz-Stiftung, por una beca de la Fundación Robert-Pfleger para VSS y subvenciones concedidas a MS de la Fundación alemana de investigación [DFG: KFO257 (Subproyecto 4), SFB 796 (sub-proyecto 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 |