JoVE Journal > Developmental Biology
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
português

Automatically Generated
Developmental Biology

Quantificação da auto-renovação em Culturas Murine Mammosphere

Published: November 26, 2019
doi:
10.3791/60256
, , , , ,
1Department of Experimental Oncology, IEO,European Institute of Oncology IRCCS, 2Department of Oncology and Hemato-Oncology,University of Milan

Summary

Aqui, descrevemos a implementação e interpretação dos resultados de um ensaio quantitativo de auto-renovação in vitro mammosphere.

Abstract

A glândula mamária é caracterizada por uma extensa capacidade de regeneração, uma vez que passa por enormes alterações hormonais ao longo do ciclo de vida de uma fêmea. O papel das células-tronco mamárias (MaSCs) é amplamente estudado tanto no contexto fisiológico/desenvolvimentico quanto no que diz respeito à carcinogênese mamária. Nesse aspecto, os estudos ex vivo focados em propriedades do MaSC são muito procurados. As culturas mammosphere representam um substituto da formação de órgãos e tornaram-se uma ferramenta valiosa para pesquisas básicas e translacionais. Aqui, apresentamos um protocolo detalhado para a geração de culturas mamoesferas primárias murina e a quantidade de propriedades de crescimento do MaSC. O protocolo inclui coleta e digestão de glândulas mamárias, isolamento das células epiteliais mamárias primárias (MECs), estabelecimento de culturas primárias de mamoesfera, passaging em série, quantidade de parâmetros de crescimento da mamosphere e interpretação dos resultados. Como exemplo, apresentamos o efeito da expressão de micmy constitutiva de baixo nível sobre mecs normais, levando a uma maior auto-renovação e proliferação.

Introduction

O isolamento e a cultura in vitro das células-tronco e progenitoras epiteliais mamárias tornaram-se essenciais para a compreensão de suas propriedades na biologia celular mamária. O rastreamento de linhagem elegante e os ensaios de transplante em série permitiram o estudo de células-tronco (SCs) e outros subconjuntos de tecidos no contexto de seu nicho in vivo. No entanto, essa abordagem é demorada e requer a geração de modelos de mouse repórter1,2,3,4,5. Portanto, a cultura in vitro e a propagação de células-tronco mamárias (MaSCs), poupando características fundamentais de caule, ou seja, capacidade de auto-renovação e diferenciação, é um dos maiores desafios no campo. Nos últimos anos, o ensaio mammosphere tem sido amplamente utilizado para modelar tanto o tecido mamato normal e o crescimento do câncer de mama, para quantificar SCs normais ou câncer (CSCs) e avaliar a sua capacidade de auto-renovação como um repórter substituto de sua atividade em seu respectivo contexto in vivo6,7,8,9,10,11.

O ensaio mammosphere é uma abordagem eficiente e rentável, na qual as células epiteliais mamárias recém-isoladas (MECs) são cultivadas em condições não aderentes, com a premissa de que apenas os MaSCs sobreviverão e formarão esferas em suspensão, enquanto todos os outros tipos de células morrerão por anoikis. Além disso, a capacidade de formar várias gerações de mamoesferas em passagens não aderentes em série está relacionada à capacidade de auto-renovação dos MaSCs6,9,11. Aqui, descrevemos um protocolo detalhado de um ensaio quantitativo mammosphere, que foi inicialmente desenvolvido por Dontu e colegas7 como uma modificação do ensaio pioneiro neurosfera12, permitindo o crescimento de SCs putativos em condições não-aderentes, livre de soro com a adição de fatores de crescimento adequados7,12.

Protocol

Os procedimentos in vivo foram realizados de acordo com a diretiva da UE 2010/63 e após a aprovação do nosso comité de ética institucional (Organismo para o Bem-Estar Animal –OPBA) e do Ministério da Saúde italiano (IACUC Numbers 762/2015 e 537/2017). 1. Murine Mammary Gland Collection e Digestão Para um experimento típico, sacrifique 8-10 semanas de idade ratos fêmeas virgens por inalação de CO2. Dependendo dos objetivos do experimento, use 5-30 camundongos. Coloque os ratos em placas de dissecação um capô. Use agulhas para esticar os membros dianteiros e lavar a pele do animal com etanol. Levante a pele com fórceps e realize uma incisão vertical a partir do nível da área pélvica e movendo-se até o colo do útero, deixando o peritônio intacto. Para evitar romper a pele ou o peritônio, use uma tesoura de borda redonda. Cuidadosamente separar a pele do corpo com movimentos suaves da tesoura através do eixo lateral do corpo. Uma vez que a pele é totalmente separada da área torácica e abdominal, realizar quatro incisões em todos os quatro membros do animal e fixar a pele com agulhas. Use a tesoura e fórceps para separar totalmente o corpo do animal da pele estendida. Use os fórceps para levantar suavemente as almofadas de gordura mamárias que agora estão totalmente expostas e cuidadosamente desafiá-los da pele com a ajuda da tesoura. Colete as glândulas mamárias torácicas e abdominais inferiores de cada rato e mergulhe-as na sostena tamponada de fosfato de Dulbecco (DPBS), em um tubo cônico de 50 mL. Recolher até 20 glândulas por tubo. Mantenha os tecidos no gelo.Nota: Se necessário, as glândulas podem permanecer no gelo durante a noite. Este é um ponto de parada seguro. As seguintes etapas devem ser executadas circunstâncias estéreis. Prepare e filtre o meio de digestão: o meio modificado da Águia (DMEM) de Dulbecco complementado com glutamina de 2 mM, 100 penicilina U/mL, 100 μg/mL estreptomicina, 200 u/ml colagem e 100 μg/mL hyaluronidase (ver Tabela de Materiais). Transfira até 20 glândulas para uma placa de Petri de 100 mm e pique o tecido usando um bisturi ou tesoura curva. Evite transferir grandes volumes de DPBS para o prato. Adicione 10 mL de digestão média para cada placa de Petri e transferir o tecido picado para um tubo cônico de 50 mL, usando uma pipeta sorológica de 25 mL. Selar os tubos com parafilme e colocá-los em um rotador. Defina o rotador a uma velocidade baixa (0,03 x g)e incubar por 2,5 h a 37 °C em uma atmosfera úmida contendo 5% de CO2. Inspecione visualmente a suspensão antes de prosseguir para os próximos passos. Se grandes pedaços de tecido permanecerem não digeridos, prolongue a incubação a 37 °C por mais 30 min.Nota: Como alternativa, a digestão pode ser realizada durante a noite a 37 °C, 5% CO2, usando uma mistura de enzimas colanase/hialuronidase suave13. 2. Isolamento de MECs primários de murine Pare o rotador e retire os tubos da incubadora. Ajuste uma ponta P1000 na abertura de uma pipeta serológica de 5 mL. Se a suspensão passar pela ponta P1000, prossiga para os próximos passos. Caso contrário, prolongue a incubação a 37 °C por mais 30 min. Centrífuga a 100 x g,por 5 min a 4 °C. Decantar cuidadosamente o supernatant e resuspender a pelota de cada tubo em 3 mL de DPBS.Nota: A baixa velocidade de centrífuga permite a remoção de linfócitos e células de tecido adiposo. A manipulação suave é necessária para evitar desalojar a pelota nesta etapa. Filtrar a suspensão celular em cada tubo separadamente, usando 100, 70 e 40 filtros de células μm. Em cada etapa de filtragem, lave os filtros com 2 mL de DPBS antes de coletar a passagem.Nota: A partir deste ponto, as suspensões celulares podem ser agrupadas e processadas juntas. Centrífuga a 300 x g,por 5 min a 4 °C. Decantar cuidadosamente o supernatant e resuspender as células no volume restante de DPBS. Vá para o glóbulo vermelho (RBC) lyse adicionando um volume igual de amônio-cloreto-potássio (ACK) lysis buffer (ver Tabela de Materiais). Misture por pipetting e incubar no gelo por até 5 min. Adicione 10 mL de DPBS e centrífuga a 300 x g,por 5 min a 4 °C. Decantar cuidadosamente o supernatant e inspecionar visualmente a pelota. Se a pelota é branca, prossiga para o próximo passo. Caso contrário, repita o passo de lyse RBC (passo 2,5). Resuspenda a pelota celular em 1-5 mL de mídia mamosphere: mamária células epitelia média basal (MEBM), complementada com glutamina 2 mM, 100 U/mL penicilina, 100 μg/mL streptomicina, 5 μg/mL insulina, 0,5 μg/mL hidrocortisona, 2% B27, 20 ng/mL epidérmica fator de crescimento (EGF), 20 ng/mL fator básico de crescimento do fibroblasto (bFGF) e 0,4 IU/mL heparin (ver tabela de materiais). 3. Serial Mammosphere Re-revestimento Para o estabelecimento de culturas mamosphere, placa as células em cultura não-tecidotratados (adesão ultra-baixa) 6-bem placas em uma densidade de 200.000 células viáveis / mL em mamosphere médio. Incubar as células por 7-10 dias a 37 °C, 5% CO2. Prepare e filtre a solução poli-HEMA de 1% em 95% de etanol (ver Tabela de Materiais). Casaco ultra-baixa adesão de 6 pratos de poço para as seguintes passagens, adicionando 400 μL de 1% de solução poli-HEMA por poço e permitindo que o etanol seque completamente. Para melhores resultados, repita o revestimento duas vezes.Nota: O uso de placas não revestidas durante a primeira passagem permite a remoção seletiva de fibroblastos da cultura. No final da cultura de 7 a 10 dias, recolher as mamoesferas primárias de todos os poços e centrífugas em 300 x g, por 5 min a 4 °C. Decantar cuidadosamente o supernatant e proceder à dissociação mecânica das mamoesferas usando uma pipeta P200 com dicas filtradas. Pipeta por aproximadamente 100 vezes e inspecionar visualmente a suspensão para a presença de grandes esferóides.Nota: Uma incubação curta (2-5 min) da pelota da esfera em um volume baixo (0.2-0.5 mL) do trypsin ou do Accutase em 37 °C, 5% CO2,pode ser usada para facilitar a dissociação mecânica. Prepare mammosphere médio fresco (passo 2.7) para o revestimento de cada passagem. Resuspenda em 1-5 mL de mammosphere fresco médio e contar as células viáveis. Se aplicável, divida as células em grupos de tratamento ou condições de cultura. Placa 20.000 células viáveis/mL em placas de adesão ultra-baixa revestidas de poli-HEMA de 6 poços e incubada a 37 °C, 5% CO2.Nota: Mammospheres atingir seu tamanho máximo dentro de 5-7 dias após o revestimento celular. Quando possível, distribua as células de cada amostra ou condição para vários poços para obter réplicas técnicas. A densidade de revestimento deve ser mantida baixa para evitar a agregação celular. Um máximo de 20.000 células/mL é recomendado para placas de 6 poços e 5.000 células/mL para placas de 24 poços. Após 5-7 dias, conte o número de esferas por poço. Isso pode ser feito manualmente, usando um microscópio equipado com uma lente de ampliação 10x ou usando análise de imagem digital (ver passo 4). Recolher as mamoesferas de cada poço separadamente e centrífuga em 300 x g, por 5 min em 4 °C. Decantar cuidadosamente o supernatant e proceder à dissociação mecânica das mamoesferas usando uma pipeta P200 com dicas filtradas. Pipeta por aproximadamente 100 vezes e inspecionar visualmente a suspensão para a presença de grandes esferóides. Resuspenda em 1 mL de mammosphere fresco médio e conte as células viáveis. Piscina as células de cada amostra ou condição e repita etapas 3.6-3.10. Registre o número de células banhadas e o número de esferas e células contadas por poço para cada passagem. Proceder à etapa 5 para o cálculo de crescimento cumulativo. 4. Enumeração da esfera usando a análise digital da imagem (DIA) No final de cada passagem, escaneie toda a superfície de todos os poços e adquira imagens das esferas usando uma câmera digital montada em um estereoscópio. Salve as imagens como arquivos .tif. Importe as imagens de estereoscópio como uma sequência de imagem usando o ImageJ14. Defina a escala e o tipo de imagem para 8 bits. Duplice a pilha de imagens e selecione Subtrair Background do processo de guia na barra do menu. Verifique as opções Fundo claro e deslizamento parabolide e clique no botão OK. Processe todas as imagens da pilha. Selecione ajustar e, em seguida, limite da imagem da guia da barra do menu. Ao clicar em Aplicar,uma janela de diálogo intitulada Converter Stack to Binary aparecerá. Selecione padrão como método e luz como pano de fundo. Verifique o limite de cálculo da caixa para cada imagem e clique no botão OK. Selecione sequencialmente os comandos Watershed, Abra e Corrmoa da lista Binária o processo de guia da barra de menu. Processe todas as imagens da pilha clicando no botão Sim da caixa de diálogo que aparece.Nota: Esses processos permitem a segmentação visual de objetos que tocam, suavizam objetos e remoção de pixels da borda dos objetos. Selecione a função Analisar partículas do menu Analise. Defina o limite de tamanho mínimo em 10.000 μm2 e circularidade entre 0,50 e 1,00. Selecione a opção Elipses do menu drop-down show. Verifique Resumo, Excluir nas bordas e In situ Show e clique no botão OK. Processe todas as imagens da pilha. Inspecione visualmente a correspondência das elipses com esferas e, se necessário, corrija a contagem de partículas em conformidade. Resuma as contagens de todos os quadros de cada poço para obter a contagem total de mamoesferas por poço. 5. Cálculo da Curva de Crescimento Cumulativo Nota: O número de mamoesferas contadas em cada poço no final de cada passagem (PN)reflete o número de células iniciando a mamoesfera semeadas no início do PN. Para cada passagem (PN),registre o número de células banhadas e o número de células e esferas contadas por poço. Calcule o tamanho da esfera no final de cada passagem:tamanho da esfera PN (células / esfera) = células contadas PN / esferas contadas PNNota: O tamanho da esfera em PN é uma medida do potencial proliferativo de cada célula iniciando mamosphere semeada em PN. Inferir o número de esferas banhadas dividindo o número de células banhadas para PN pelo tamanho da esfera calculado no final da passagem anterior (PN-1):esferas banhadas PN = células banhadas PN / esfera tamanho PN-1Nota: Por convenção, o tamanho da esfera é assumido estável durante a primeira passagem da cultura (ou seja, esfera tamanho P0 = esfera tamanho P1). Se vários poços forem usados como réplicas técnicas, use o tamanho médio da esfera no PN-1 como denominador. Calcule o número cumulativo de células e esferas para cada poço por passagem:número acumulado PN = (contagem PN / banhado PN)X número cumulativoP-1.Nota: Por convenção, número cumulativo P0 = P1banhado. Se vários poços forem usados como réplicas técnicas, calcule o número cumulativo médio por amostra ou condição para cada passagem. Trace os pontos de dados em uma escala semilogarítica. Exibir o número de passagem (P0 a PN)no eixo x (escala linear) e o número cumulativo de células ou esferas no eixo y (escala logarítica). Ajuste uma tendência exponencial-linha aos pontos de dados e calcule o coeficiente da determinação (R2)para medir o goodness do ajuste.Nota: A linha de tendência instalada nos pontos de dados deve aproximar-se de uma curva exponencial, como esperado para uma população celular que cresce ou morre com uma taxa constante. R2 leva valores entre 0 e 1, com valores mais próximos de 1 indicando um melhor ajuste. Retratam a equação da linha de tendência como uma função exponencial natural para inferir a taxa de crescimento (GR) da cultura:y = y0 e(GR) x, onde y0 é o valor de y quando x = 0.

Representative Results

Myc superexpressão em MECs normais, leva a um aumento da freqüência de células iniciando mamoesferas. Isto é conseguido através de um mecanismo duplo: Myc aumenta a taxa de divisões simétricas MaSC e a freqüência de reprogramação de progenitores em novos MaSCs11. Para testar o efeito da baixa expressão constitutiva de Myc, usamos o modelo de camundongo transgênico Rosa26-MycER, no qual a atividade myc pode ser induzida por 4-hidroxitamoxifen (4-OHT)15. Primeiro chapeado os MECs em placas de adesão ultra-baixa de 6 poços para remover fibroblastos, na ausência de 4-OHT. Após a primeira passagem, dividimos a cultura em dois: dois poços foram mantidos sem tratamento (controle) e dois poços foram tratados com 200 nM 4-OHT (MycER). Contamos a esfera e o número de células de 5 passagens consecutivas para três experimentos independentes(Tabela 1). Os números cumulativos de células e esferas por passagem são mostrados na Tabela 2. A indução com 4-OHT leva ao aumento da esfera e das taxas de crescimento celular, como mostrado na Figura 1. Figura 1: Resultados representativos. Esfera cumulativa (A)e células (B)curvas de crescimento de controle e mammospheres MycER. O desvio médio e padrão de 3 experiências independentes é mostrado. Clique aqui para ver uma versão maior deste número. 1 o revestimento 2º revestimento 3º revestimento 4º revestimento 5o revestimento Células banhadas Contagem celular Contagem da esfera Células banhadas Contagem celular Contagem da esfera Células banhadas Contagem celular Contagem da esfera Células banhadas Contagem celular Contagem da esfera Células banhadas Contagem celular Contagem da esfera Exp1 Exp1 Controle 77,000 50,000 31 65,000 58,500 41 57,000 30,000 32 30,000 22,000 5 22,000 0 0 77,000 81,000 41 65,000 55,000 23 MycER MycER 77,000 31,0000 193 80,000 375,000 323 80,000 380,000 217 80,000 220,000 223 80,000 170,000 155 77,000 110,000 142 80,000 505,000 396 80,000 270,000 149 80,000 290,000 194 80,000 250,000 160 Exp2 Exp2 Controle 75,000 75,000 71 60,000 17,000 34 28,000 45,000 29 45,000 13,000 2 13,000 0 0 75,000 47,000 45 60,000 11,000 47 MycER MycER 75,000 200,000 188 80,000 225,000 277 80,000 230,000 155 80,000 210,000 211 80,000 100,000 95 75,000 250,000 192 80,000 202,500 283 80,000 305,000 185 80,000 160,000 237 80,000 100,000 133 Exp3 Exp3 Controle 82,500 130,000 121 80,000 45,000 105 80,000 110,000 86 80,000 58,500 75 58,500 58,500 78 82,500 125,000 177 80,000 71,250 42 MycER MycER 82,500 325,000 457 80,000 610,000 327 80,000 367,000 309 80,000 500,000 260 80,000 115,000 146 82,500 475,000 463 80,000 455,000 392 80,000 415,000 204 80,000 470,000 295 80,000 185,000 161 Tabela 1: Números de esferas contadas e números de células banhadas e contadas em cada passagem. Tabela 2: Cálculo de números de esferas banhadas e números cumulativos de esferas e celulares. Clique aqui para ver uma versão maior desta tabela. (Clique direito para download.)

Discussion

Aqui, descrevemos um protocolo para a descrição quantitativa das propriedades de crescimento do MaSC in vitro. Como exemplo, apresentamos o efeito da expressão míctica constitutiva de baixo nível nos MaSCs normais de urina. Esta abordagem, no entanto, pode ser igualmente aplicada a vários contextos. As células primárias humanas ou murine, bem como linhas celulares estabelecidas, podem ser cultivadas em condições independentes de ancoragem para estabelecer culturas mamoesferas que podem ser seriamente passagens. A superexpressão gênica e a interferência de RNA podem ser facilmente introduzidas no protocolo com a adição de um passo de transdução viral no final da primeira passagem (após o passo 3.5). Alternativamente, as células podem ser infectadas em adesão e, em seguida, banhadas como mamoesferas.

Um aspecto crítico do ensaio apresentado aqui é a densidade celular de semeadura, que deve ser baixa o suficiente para evitar a geração de agregados interferindo com a interpretação dos resultados16,17. A morfologia das mamoesferas pode ser informativa para resolver essa ambiguidade. Apenas esferas compactas e redondas devem ser enumeradas no final de cada passagem. Tanto a circularidade dos esferóides como o tamanho devem ser levados em consideração. Utilizando o processo automatizado do DIA, esta etapa é assegurada com os limites adequados de forma objetiva e absoluta. Muitas vezes, os progenitores formarão estruturas acinares ou pequenos aglomerados de células que devem ser excluídos das contagens da mamosfera. Como regra geral, usamos um limiar de 100 μm de diâmetro. Finalmente, deve ser tomado cuidado para evitar a transferência de mammopsheres intactos ou não totalmente dissociados de uma passagem para a próxima. Por outro lado, o excesso de tubulação levará ao aumento da morte celular. Assim, se tais dificuldades forem encontradas, recomendamos o uso de trippsinização leve ou tratamento accutase e passar as esferas dissociadas através de um filtro de 40 μm para garantir a geração de suspensões unicelulares.

A eficiência de formação de esferas (SFE) tem sido usada alternativamente, como substituto da quantidade SC ou CSC ex vivo em culturas mamosphere. SFE é de fato uma medida de células-tronco como em uma determinada população celular. No entanto, representa uma abordagem menos consciente, uma vez que fornece informações apenas em pontos distintos do tempo. O cálculo dos números da esfera cumulativa e a geração de curvas cumulativas de crescimento, em vez disso, possibilita a inferência da taxa de crescimento da cultura a partir do passo inicial de semeadura celular até que a cultura esgote ou, no caso de culturas imortalizadas, para o número desejado de passagens. A avaliação das propriedades de crescimento permite a avaliação do desvio do crescimento exponencial através do coeficiente R2 e, em uma segunda etapa, a avaliação do próprio valor gr.

Importante, curvas cumulativas do crescimento da mammosphere podem ser usadas para avaliar o efeito de inibidores pequenos da molécula ou de outras drogas quimioterápicas seletivamente no nível6,11de CSC. Ao contrário das mamoesferas primárias normais, que funcionalmente esgotam em 5-7 passagens, as mamoesferas tumorais tendem a se expandir indefinidamente. Esse recurso está vinculado à capacidade ilimitada de autorenovação do CSC. Os efeitos sobre a proliferação e a auto-renovação do CSC podem ser dissociados através da geração de curvas de crescimento de células tumorais e mamoesferas, respectivamente. Espera-se que um efeito específico do CSC resulte em uma diminuição da taxa cumulativa de crescimento da mamoesfera, com ou sem efeito sobre a taxa de crescimento cumulativo das células6,11.

Finalmente, outra área de interesse é a do tecido adulto SC reprogramação. Mammospheres totalmente crescidos consistem em uma população de células fenotipicamente heterogêneas, em que apenas uma pequena fração retém características semelhantes às de tronco, incluindo a capacidade de iniciação da mamoesfera e regeneração da glândula mamária após o transplante in vivo6,9,11,18,19. Os progenitores mammary podem ser isolados assim usando ensaios in vitro da etiqueta-retenção6,9,11 ou, ex vivo, usando marcadores de superfície estabelecidos2,3. Notavelmente, progenitores mamárias não sobrevivem à anôikis e são incapazes de formar mamoesferas. A expressão forçada de Myc foi mostrada conferir o potencial da iniciação do mammosphere aos progenitores mammary isolados como PKHneg11,tendo por resultado a geração de uma cultura que possa ser passagem indefinidamente. Da mesma forma, a interferência de reguladores negativos da reprogramação fisiológica pode ser testada usando o mesmo ensaio. Neste contexto, um problema comum que pode surgir é o número limitado de entrada celular. Se a entrada da célula for inferior a 10.000 células, recomendamos a semeadura em placas de 24 poços (no máximo 5.000 células viáveis/mL). No entanto, as condições de cultura independente de ancoragem podem ser provadas como muito duras para marcar a reprogramação, especialmente nos casos em que o efeito de reprogramação não é imediato. Nesses casos, o uso de uma matriz de suporte e culturas organóides tridimensionais poderia ser mais apropriado20.

No geral, o ensaio mammosphere é uma opção rentável que pode ser facilmente empregado para marcar propriedades semelhantes a caules em populações mec normais e tumorais. A abordagem quantitativa tomada neste protocolo facilita as comparações entre culturas realizadas em diferentes condições ou expostas a diversos estímulos. Quando seguido rigorosamente, ele fornece um sistema de modelo ex vivo relativamente simples que permite a desacoplamento dos múltiplos jogadores que definem propriedades de haste in vivo, oferecendo a possibilidade de estudos mecanicistas mais detalhados.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Agradecemos a Bruno Amati pelo presente gentil do modelo de rato transgênico Rosa26-MycER. Este trabalho foi financiado por doações da WWCR, AIRC, ERC e do Ministério da Saúde italiano para P.G.P. T.V. e X.A. foram apoiados pela FIRC e A.S. por uma subvenção fuv.

Materials

ACK lysis buffer Lonza 10-548E Ammonium-chloride-potassium lysis bufer, 100 mL.
B27 Invitrogen 17504-044 B27 supplement 50X (10 mL). Final concentration 2% v/v.
bFGF Peprotech 100-18B Human recombinant fibroblast growth factor – basic, 50 μg. Stock solution 100 μg/μL in Tris 5 mM pH 7.6. Final dilution 0.02% v/v.
Collagenase Sigma C2674 Collagenase from Clostridium histolyticum. Type I-A, lyophilized powder, 1 g. Stock 20,000 U/mL in DMEM. Final dilution 1% v/v.
DMEM Lonza 12-614F Dulbecco's modified Eagle's medium
DPBS Microgem S17859L0615 Dulbecco's phosphate buffered saline
EGF Tebu-Bio AF-100-15 Recombinant human epithelial growth factor. Stock solution 100 μg/mL in sterile dH2O. Final dilution 0.02% v/v.
Glutamine Lonza 17-605E L-Glutamine, 200 mM. Final dilution 1% v/v.
Heparin PharmaTex 34692032 Stock concentration 5,000 IU/mL. Final dilution 0.008% v/v.
Hyaluronidase Sigma H4272 Type IV-S, powder, 750-3,000 U/mg solid, 30 mg. Stock solution 10 mg/mL in sterile dH2O. Final dilution 1% v/v.
Hydrocortisone Sigma H0888 Stock concentration 100 μg/mL. Final dilution 0.5% v/v.
Insulin SAFCBiosciences 91077C Insulin, human recombinant, dry powder, 250 mg. Stock concentration 1 mg/mL. Final dilution 0.5% v/v.
Low attachment 6-well plates Corning 351146 Sterile 6-well not treated cell culture plates with clear flat bottom and lid.
MEBM Lonza CC-3151 Mammary epithelial cell growth basal medium
Penicllin-Streptomycin mixture Lonza 17-602F Contains 10,000 U potassium penicillin and 10,000 µg streptomycin sulfate per mL in 0.85% saline. Final dilution 1% v/v.
Poly-HEMA Sigma P3932 Dissolve in 95% EtOH overnight at 55 °C. Stock concentration 12% w/v. Final dilution 1% v/v in 95% EtOH. Filter (0.22 μm) before use.
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kordon, E. C., Smith, G. H. An entire functional mammary gland may comprise the progeny from a single cell. Development. 125 (10), 1921-1930 (1998).
  2. Shackleton, M., et al. Generation of a functional mammary gland from a single stem cell. Nature. 439 (7072), 84-88 (2006).
  3. Stingl, J., et al. Purification and unique properties of mammary epithelial stem cells. Nature. 439 (7079), 993-997 (2006).
  4. van Amerongen, R., Bowman, A. N., Nusse, R. Developmental stage and time dictate the fate of Wnt/beta-catenin-responsive stem cells in the mammary gland. Cell Stem Cell. 11 (3), 387-400 (2012).
  5. Van Keymeulen, A., et al. Distinct stem cells contribute to mammary gland development and maintenance. Nature. 479 (7372), 189-193 (2011).
  6. Cicalese, A., et al. The tumor suppressor p53 regulates polarity of self-renewing divisions in mammary stem cells. Cell. 138 (6), 1083-1095 (2009).
  7. Dontu, G., et al. In vitro propagation and transcriptional profiling of human mammary stem/progenitor cells. Genes & Development. 17 (10), 1253-1270 (2003).
  8. Grimshaw, M. J., et al. Mammosphere culture of metastatic breast cancer cells enriches for tumorigenic breast cancer cells. Breast Cancer Research. 10 (3), R52 (2008).
  9. Pece, S., et al. Biological and molecular heterogeneity of breast cancers correlates with their cancer stem cell content. Cell. 140 (1), 62-73 (2010).
  10. Ponti, D., et al. Isolation and in vitro propagation of tumorigenic breast cancer cells with stem/progenitor cell properties. Cancer Research. 65 (13), 5506-5511 (2005).
  11. Santoro, A., et al. p53 Loss in Breast Cancer Leads to Myc Activation, Increased Cell Plasticity, and Expression of a Mitotic Signature with Prognostic Value. Cell Reports. 26 (3), 624-638 (2019).
  12. Reynolds, B. A., Weiss, S. Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system. Science. 255 (5052), 1707-1710 (1992).
  13. Gao, H., et al. Murine mammary stem/progenitor cell isolation: Different method matters?. Springerplus. 5, 140 (2016).
  14. Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods. 9 (7), 671-675 (2012).
  15. Murphy, D. J., et al. Distinct thresholds govern Myc’s biological output in vivo. Cancer Cell. 14 (6), 447-457 (2008).
  16. Bailey, P. C., et al. Single-Cell Tracking of Breast Cancer Cells Enables Prediction of Sphere Formation from Early Cell Divisions. iScience. 8, 29-39 (2018).
  17. Lombardo, Y., de Giorgio, A., Coombes, C. R., Stebbing, J., Castellano, L. Mammosphere formation assay from human breast cancer tissues and cell lines. Journal of Visualized Experiments. (97), (2015).
  18. Peng, T., Qinghua, M., Zhenning, T., Kaifa, W., Jun, J. Long-term sphere culture cannot maintain a high ratio of cancer stem cells: a mathematical model and experiment. PLoS One. 6 (11), (2011).
  19. Smart, C. E., et al. In vitro analysis of breast cancer cell line tumourspheres and primary human breast epithelia mammospheres demonstrates inter- and intrasphere heterogeneity. PLoS One. 8 (6), (2013).
  20. Panciera, T., et al. De Novo Generation of Somatic Stem Cells by YAP/TAZ. Journal of Visualized Experiments. (135), (2018).

Tags

Mammosphere CultureSelf-renewalBreast Stem CellsQuantificationCell CultureCell IsolationCell CountingCell LysisUltra-low AdhesionPrimary Mammosphere Formation

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Vlachou, T., Aobuli, X., D’Elia, E., Santoro, A., Moroni, M. C., Pelicci, P. G. Quantification of Self-renewal in Murine Mammosphere Cultures. J. Vis. Exp. (153), e60256, doi:10.3791/60256 (2019).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image