Assays für Zellmigration und Invasion

Übersicht

• Der Boyden Chamber Assay
  
• Zellwanderungsassays
  
• Zellinvasions-Assays
  
• Microfluidic Migration Device
  
• In Vitro Scratch Assay
  
• ECM-Proteine
  
• References

Metastasierung ist das kumulative Ergebnis von multiplen Veränderungen in Tumorzellen und ihre Mikroumgebung, die die zelluläre Migration und Invasion in gesundes Wirtsgewebe ermöglicht. Wenn proliferierende neoplastische Zellen versuchen, dem Primärtumor zu entkommen, muss es zu einer lokalen Zelladhäsion und Invasion in das umgebende Gewebe kommen¹. Bevor sie das Endothel der Blutgefäße durchdringen und in den Blutkreislauf gelangen, müssen die Krebszellen durch den Abbau von ECM-Proteinkomponenten in das lokale Gewebe eindringen und schließlich die Basalmembran² überwinden. Einmal im Blutkreislauf, können diese Zellen an sekundären Orten metastatische Kolonien bilden.

Abbildung 1. Die Metastasierung von Tumoren ist ein mehrstufiger Prozess, der die Adhäsion von Krebszellen, die Zellmigration und die Invasion in benachbarte Gewebe und Blutgefäße umfasst.

Der Boyden Chamber Assay

Die am weitesten verbreitete Zellmigrationstechnik ist der Boyden Chamber Assay³. Das klassische Transwell-Migrationsassay-System verwendet eine hohle Kunststoffkammer, die an einem Ende mit einer porösen Membran verschlossen ist. Diese Kammer ist über einer größeren Vertiefung aufgehängt, die ein Medium und/oder Chemoattraktionsmittel enthalten kann. Die Zellen werden in die Kammer gegeben und können durch die Poren auf die andere Seite der Membran wandern. Die wandernden Zellen werden dann gefärbt und gezählt.

Abbildung 2. Das Boyden-Kammer-Assay-Protokoll. Man lässt die Zellen durch eine Zellmonolage oder eine ECM-Proteinmischung wandern, die auf einem Zellkultureinsatz mit semipermeabler Membran ausgesät wurden, wobei unter der Membran Chemoattraktionsmittel hinzugefügt werden. Die migrierten Zellen können dann durch Anfärben der Zellen mit DNA-Farbstoffen wie Calcein-AM oder CyQUANT GR-Farbstoffen quantifiziert werden.

Cell Migration & Invasion Kits

Millipore's QCM™ Zellmigrations- und Invasionstests von Millipore bieten ein schnelles und effizientes System zur quantitativen Bestimmung verschiedener Faktoren für Zellmigration, -adhäsion und -invasion, einschließlich des Screenings pharmakologischer Wirkstoffe, der Bewertung von Integrinen, Chemoattraktoren oder anderen Adhäsionsrezeptoren, die für die Zellmigration verantwortlich sind. Die Kits liefern Forschern seit über einem Jahrzehnt konsistente Ergebnisse und wurden in mehr als 4000 Publikationen veröffentlicht.

Zellmigrationsassays: Ermöglicht die bequeme und empfindliche Quantifizierung von in vitro Zellmigration in Richtung eines chemischen Konzentrationsgradienten (Chemotaxis) oder ECM-Protein-Gradienten (Haptotaxis).

Zellinvasionstests: Ermöglicht eine bequeme und empfindliche Quantifizierung der in vitroZellinvasion durch ein ECM-Protein der Basalmembran oder eine Zellschicht wie Endothelzellen.

Wie Sie die geeignete Porengröße für Ihre Zellen auswählen:

• 3 μm Porengröße ist geeignet für Leukozyten- oder Lymphozytenmigration.
• 5 µm Porengröße ist geeignet für eine Untergruppe von Fibroblastenzellen oder Krebszellen wie NIH-3T3 und MDA-MAB 231 Zellen. Auch für Monozyten und Makrophagen geeignet.
• 8 μm Porengröße ist für die meisten Zelltypen geeignet. Diese Porengröße unterstützt die optimale Migration für die meisten Epithel- und Fibroblastenzellen. Hinweis: Die Porengröße 8 μm ist nicht für Lymphozyten-Migrationsexperimente geeignet.

Zellmigrations-Assays

Beschreibung	Porengröße	Plattenformat	ECM-Beschichtung	Erkennung	Anzahl. von Tests	Produkt-Nr.
Chemotaxis Zellwanderungstests	8 µm	24-well	Keine	Colorimetrisch	24	ECM508
		24-Well		Fluorometrisch	24	ECM509
		96-Well		Fluorometrisch	96	ECM510
	5 µm	24-Well		Colorimetrisch	24	ECM506
		24-Well		Fluorometrisch	24	ECM507
		96-Well		Fluorometrisch	96	ECM512
	3µm	24-well		Colorimetrisch	24	ECM504
		24-Well		Fluorometrisch	24	ECM505
		96-Well		Fluorometrisch	96	ECM515
Haptotaxis Zellwanderungstests	8 µm	24-well	Fibronectin	Kolorimetrisch	24	ECM580
		24-Well	Collagen I	Fluorometrisch	24	ECM582
	5 µm	24-well	Laminin	Kolorimetrisch	24	ECM220
		24-Well		Fluorometrisch	24	ECM221

 Zellinvasionstests

Beschreibung	Porengröße	Plattenformat	ECM-Beschichtung	Erkennung	Anzahl. von Tests	Produkt-Nr.
Zellinvasionstests	8 µm	24-Well	ECMatrix™	Colorimetrisch	12	ECM550
		24-Well		Colorimetrisch	24	ECM554
		96-Well		Colorimetrisch	96	ECM555
		24-Well	Collagen I	Colorimetrisch	24	ECM551
		24-Well		Fluorometrisch	24	ECM552
		96-Well		Fluorometrisch	96	ECM556
Endothelial Cell Migration Assays	3 µm	24-well	Fibronectin	Kolorimetrisch	24	ECM200
		24-Well		Fluorometrisch	24	ECM201
Endothelzell-Invasionstests		24-well	ECMatrix™	Colorimetrisch	24	ECM210
		24-Well		Fluorometrisch	24	ECM211
Leukozyten-Transendothelial-Migration	3 µm	24-Well	Fibronectin	Kolorimetrisch	24	ECM557
Transendotheliale Migration von Tumorzellen	8 µm	24-Well		Colorimetrisch	24	ECM558
QCM™. Invadopodia Gelatin Degradation Assay (Grün)	NA	NA	FITC-Gelatin*	Fluorometrisch	32	ECM670
QCM™ Invadopodia Gelatin Degradation Assay (Red)			Cy3-Gelatin*	Fluorometrisch	32	ECM671

Microfluidic Migration Device

Millicell^® µ-Migration Assay Kit überwindet die Grenzen herkömmlicher Multiwell-Migrationsassays. Das innovative Design des µ-Migration Slide fördert einen stabilen, durch Diffusion erzeugten Konzentrationsgradienten, der durchgehend linear ist und mehr als 48 Stunden anhält. Der µ-Migration Slide besteht aus einem Kunststoff mit hohen optischen Eigenschaften, die denen von Glas ähneln, und wurde speziell für Videomikroskopie-Assays entwickelt. In bestimmten Zeitintervallen können Bilder des Beobachtungsbereichs aufgenommen werden, die eine Echtzeitüberwachung und quantitative Messungen der Zellmigration ermöglichen.

Abbildung 3. Live-Zellwanderung von HT1080-Zellen. Die Auswirkung von Serumkonzentrationen (0% oder 10%) auf die Migrationsneigung von HT1080-Zellen auf kollagenbeschichteten Oberflächen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Mehrheit der Zellen in Richtung des 10%igen FCS-Gradienten wandert (schwarz).

In Vitro Scratch Assay

Der Scratch Assay ist eine beliebte Methode zur Untersuchung der Zellmigration⁴. Die Skalierung dieser Technik hat sich jedoch als schwierig erwiesen, was die biochemische Analyse der molekularen Ereignisse, die die Wundheilung vermitteln, erschwert. Der Cell Comb™ Scratch Assay erfüllt die Anforderungen an ein einfaches Werkzeug, mit dem mehrere Kratzwunden mit höherem Durchsatz erzeugt werden können.

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Produkt Nr.	Produktbeschreibung
17-10191	Cell Comb™ Scratch Assay

Abbildung 4. Mit dem CellComb-Kratztest wurden Monolayer von NIH3T3-Zellen in einer Richtung (links) oder in zwei Richtungen (rechts) eingekratzt/wunden. Mit der Zeit füllen sich die eingekratzten Bereiche mit wandernden Zellen, die durch einfache Zellzählung quantifiziert werden. Mit dem Scratch-Migration-Assay ist auch eine Live-Zellabbildung der wandernden Zellen möglich.

ECM-Proteine

Extrazelluläre Matrix (ECM) Proteine werden intrazellulär produziert und anschließend in das umgebende Zellmedium sezerniert. Sie regulieren aktiv eine Vielzahl von Zellfunktionen wie Zelladhäsion, Differenzierung, Proliferation, Migration, Invasion und Überleben. Ein Hauptnutzen von ECMs in der In-vitro-Kultur besteht darin, die Zelladhäsion zu fördern und gleichzeitig die Lebensfähigkeit der Zellen zu erhalten und die Zellproliferation für nachfolgende zellbasierte Anwendungen zu maximieren.

• Kollagen
• Laminin
• Fibronectin
• Vitronectin
• Elastin
• Basismembran-Extrakt

Referenzen

1. Friedl P, Alexander S. 2011. Cancer Invasion and the Microenvironment: Plasticity and Reciprocity. Cell. 147(5):992-1009. https://doi.org/10.1016/j.cell.2011.11.016

2. Lu P, Takai K, Weaver VM, Werb Z. 2011. Extracellular Matrix Degradation and Remodeling in Development and Disease. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 3(12):a005058-a005058. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a005058

3. Chen H. Boyden Chamber Assay.015-022. https://doi.org/10.1385/1-59259-860-9:015

4. Liang C, Park AY, Guan J. 2007. In vitro scratch assay: a convenient and inexpensive method for analysis of cell migration in vitro. Nat Protoc. 2(2):329-333. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.30