癌研究のための細胞浸潤アッセイ

基底膜を越える細胞の浸潤は、癌の転移における重要なステップである。 転移は、がん細胞が発生した臓器の基底膜を通過し、その後、体内の別の臓器に広がり、そこで二次的な腫瘍を形成することによって起こる

基底膜を越える細胞の浸潤は、がんの転移において重要なステップである。 このブログでは、細胞浸潤アッセイとそのがん研究への応用について述べる。 転移は、がん細胞が発生した臓器の基底膜を通過し、その後、体内の異なる臓器に広がり、二次的な腫瘍を形成することで起こる[1]。  

がん細胞の浸潤。画像は文献より。[2].

細胞浸潤アッセイは癌研究の重要なツールである。 がんを研究する科学者は、細胞外マトリックスを通過する細胞の動きを測定するために、細胞浸潤アッセイを行う。細胞培養の条件を変える（例えば、新しい薬剤を加える）ことにより、科学者は細胞の浸潤を阻止したり促進したりする条件を特定することができる。 このような研究を通して、がんの新たな治療法が特定され、治療に使用される可能性がある。

画期的な科学のためのシンプルで信頼性の高い細胞アッセイ

がん研究における科学的ブレークスルーを加速するため、カモノハシ・テクノロジーズは、細胞浸潤を研究するためのシンプルで再現性の高いアッセイプラットフォームを発表した。 その オリスTM プラットフォーム は、取り外し可能な「ストッパー」付き96ウェルプレートから成り、中央に無細胞の検出ゾーンを形成する。 細胞浸潤アッセイでは、この検出ゾーンを好みの細胞外マトリックス（コラーゲン、基底膜抽出物（BME）、ヒアルロン酸、ハイドロゲルなど）で満たすことができる。 細胞は検出ゾーンのマトリックスに浸潤し、細胞浸潤の程度と速度は、プレートリーダーを用いて、あるいは顕微鏡画像から、リアルタイムで容易に定量化される。 他のアプローチと比較して、オリスTM プラットフォームは、細胞浸潤の研究にユニークな利点を提供する：

  • 非常にシンプルなセットアップとわかりやすいデータ解釈
  • 細胞浸潤を阻害または刺激する特定の薬剤や条件を正確に特定する
  • 再現性のある検出ゾーンにより、精度の高い結果が得られる
  • 細胞浸潤のリアルタイムおよびエンドポイント測定をサポート
  • 簡単な分析だ：
    • オリスを使うTM プレートリーダーを用いた浸潤の定量化のための検出マスク
    • 画像解析をお考えですか？染色もマスクも不要
  • 細胞は細胞外マトリックスに直接侵入するため、人工膜は必要ない。

細胞浸潤アッセイの例

以下は、オリスの使用例を示す実験である。TM 基底膜抽出物（BME）を介した細胞浸潤を研究するためのプラットフォーム。 このアッセイを行うために必要な主な材料は以下の通りである。オリスTM BMEでコーティングした細胞移動アッセイ(2)BME溶液、(3)細胞、(4)細胞培養液。 HT1080線維肉腫細胞をライブ染色し、オリス社製BME培地で培養した。TM BMEでコーティングしたプレート。 細胞接着のための一定期間のインキュベーション後、中央の無細胞検出ゾーンを形成するストッパーを取り除き、プレートのウェルを冷やしたBME溶液で満たした。 その後、BMEに包埋した細胞を37℃で培養した。 細胞培養の画像を様々な間隔で収集し、ImageJで解析した。 

[オリスの詳しいプロトコルを見るTM 細胞移動アッセイ]

下図は、ストッパーを外す前の細胞培養と、BME中で40時間培養した細胞の代表的な画像を捉えたものである。 

(a）実験開始時の細胞培養の画像。細胞（明るい点）は、基底膜抽出物（BME）で満たされた無細胞検出ゾーン（暗い円）の周りに集まっている。(b）40時間培養後の細胞培養の画像。細胞が検出ゾーンのBMEに侵入していることに注意。

これらの画像にあるように、オリスはTM プラットフォームにより、細胞は円形の無細胞検出ゾーンの周囲に接着した。 BMEで満たされたこの検出ゾーンは、細胞の浸潤を容易に特徴付けることができる：円形の検出ゾーンに移動した細胞は容易に定量できる。 

この場合、細胞浸潤の程度は、ImageJを用いて無細胞域の面積を測定することで特徴付けた：面積が小さいほど、BMEへの細胞浸潤の程度が大きいことを意味する。 下図に示すように、培養後24時間以内に、相当数の細胞がBMEに浸潤した。 培養時間が長いほど、細胞浸潤の割合は著しく高くなる。    

HT1080の基底膜抽出液（BME）への細胞浸潤の時間依存性

結論

この実験は、HT1080が基底膜への有意な細胞浸潤を示すことを示している。 フォローアップ実験により、(i)BMEの硬さ、(ii)培養液に含まれる薬剤および薬剤濃度、または(iii)BME中に存在する二次細胞培養（共培養）の存在など、細胞浸潤に影響を及ぼすパラメーターを探索することができる。 結論として、オリスTM プラットフォームは、細胞浸潤アッセイを行うためのシンプルで信頼性の高いプラットフォームを提供する。 

参考文献

[1] T. A. Martin et al. "Cancer Invasion and Metastasis : Molecular and Cellular Perspective" In：Madame Curie Bioscience Database [Internet].Austin (TX)： Landes Bioscience; 2000-2013. リンク

[2] M. Malboubi et al. "An open access microfluidic device for study of physical limits of cancer cell deformation during migration in confined environments" Microelectron.Eng. 144巻 2015年8月16日 pp.42-45. リンク