跳到主要内容

感谢您访问nature.com。您使用的浏览器版本对CSS的支持有限。为获得最佳体验,我们建议您使用最新版本的浏览器(或关闭Internet Explorer的兼容模式)。同时,为了确保持续的支持,我们将不使用样式和JavaScript来显示站点。

  • 文章
  • 发表:

一个微环境启发的胰腺导管腺癌类器官合成三维模型

摘要。

捕获人类肿瘤病理生理特征的实验体外模型对于基础和转化癌症生物学至关重要。在这里,我们描述了一种完全合成的水凝胶细胞外基质,旨在诱导培养胰腺环境的关键表型特征。为了使来自基因工程小鼠模型和人类患者的正常和癌变胰腺类器官生长,经验定义了必要的粘附线索,并在水凝胶支架中进行了复制,揭示了层粘连蛋白-整合素α3/α6信号在胰腺类器官的建立和存活中的功能作用。通过调整水凝胶的性质来参与机械感应途径并改变类器官的生长,在培养中再现了组织硬度的改变——胰腺癌的标志。胰腺基质细胞很容易被纳入水凝胶,并在体内复制肿瘤环境的表型特征。因此,该模型概括了病理重塑的肿瘤微环境,用于体外正常和胰腺癌细胞的研究。

这是订阅内容的预览,可通过您的机构访问

访问选项

租用或购买这篇文章

价格因产品种类而异

从1.95美元

至39.95美元

价格可能会在结账时计算当地税收

图1:定义PCCs的粘合剂要求。
图2:优化胰腺类器官的PEG水凝胶组成。
图3:在定义的PEG矩阵中hpdo的形成。
图4:重现PDA在PEG水凝胶中的刚度范围。
图5:3D PEG-VS CBF-0.5凝胶支持基质共培养。

类似的内容被其他人浏览

数据可用性

所有原始数据都是免费提供的。质谱蛋白质组学数据已通过PRIDE69合作伙伴存储库存入ProteomeXchange Consortium,数据集标识符如下:NP基质体图谱(PXD022555和10.6019/PXD022555);IAC数据集(PXD022487和10.6019/PXD022487);细胞衍生矩阵数据集(PXD022509和10.6019/PXD022509);3D PEG CBF-0.5 LC-MS (PXD022520和10.6019/PXD022520);肿瘤基质LC-MS (PXD022767和10.6019/PXD022767)。原始的CyTOF数据、IF图像和AFM力曲线以及所有图(图1-5和补充图1-28)的源数据已上传至https://zenodo.org/record/4664132。

代码的可用性

所有原始的R脚本都已存入https://zenodo.org/record/4664132,并免费提供。

参考文献。

  1. Egeblad, M., Nakasone, E. S. & Werb, Z.。肿瘤作为器官:与整个生物体相连接的复杂组织。开发单元18,884-901(2010)。

    文章CAS谷歌学术

  2. 费格,C.等。胰腺癌微环境。中国。癌症杂志,18,4266-4276(2012)。

    文章CAS谷歌学术

  3. Sahai, E.等。一个促进我们对癌症相关成纤维细胞理解的框架。中华癌症杂志6,174-186(2020)。

    文章Google Scholar

  4. DeNardo, d.g.和Ruffell, B.巨噬细胞在肿瘤免疫和免疫治疗中的调节作用。中华生物医学工程学报,2016,33(4):444 - 444。

    文章Google Scholar

  5. Biankin, a.v.等人。胰腺癌基因组揭示轴突引导通路基因畸变。《自然》(英文版),2012。

    文章CAS谷歌学术

  6. 米勒,b.w.等。靶向LOX/缺氧轴逆转了许多使胰腺癌致命的特征:抑制LOX消除转移并提高药物疗效。中华医学杂志,2016,33(5):387 - 387(2015)。

    文章CAS谷歌学术

  7. Jiang, H.等。靶向局灶黏附激酶使胰腺癌对检查点免疫治疗有反应。中华医学杂志,22,851-860(2016)。

  8. 施旸,等。靶向lif介导的旁分泌相互作用用于胰腺癌治疗和监测。《自然》(英文版),2016年第5期。

    文章CAS谷歌学术

  9. 谢尔曼,m.h.等。维生素D受体介导的基质重编程抑制胰腺炎并增强胰腺癌治疗。Cell 159, 80-93(2014)。

    文章CAS谷歌学术

  10. 等人。人和小鼠导管性胰腺癌的类器官模型。Cell 160, 324-338(2015)。

    文章CAS谷歌学术

  11. Tuveson, D. & Clevers, H.癌症建模与人类类器官技术相遇。科学学报,364,952-955(2019)。

    文章CAS谷歌学术

  12. 类器官在癌症研究中的应用。中华医学杂志,2018,33(4):447 - 448(2018)。

    文章CAS谷歌学术

  13. Hughes, c.s., Postovit, l.m.和Lajoie, g.a. Matrigel:细胞培养最佳生长所需的复杂蛋白质混合物。蛋白质组学10,1886 - 1890(2010)。

    文章CAS谷歌学术

  14. Brassard, j.a. & Lutolf, m.p.工程干细胞自组织构建更好的类器官。中国生物医学工程学报,2016,36(2):444 - 444。

    中科院谷歌学术搜索

  15. Socovich, A. M.和Naba, A. .癌症基质:从综合表征到生物标志物的发现。Semin。中国生物医学工程学报,2016,33(4):444 - 444。

    文章CAS谷歌学术

  16. 库克,c.d.等人。通过共培养子宫内膜上皮细胞和间质细胞局部重塑合成细胞外基质微环境,实现长期动态生理功能。中国。生物学报,9,271-289(2017)。

    文章CAS谷歌学术

  17. 格约列夫斯基等人。肠道干细胞和类器官培养的设计基质。自然,539,560-564(2016)。

    文章CAS谷歌学术

  18. Kratochvil, M. J.等。类器官系统的工程材料。Nat Rev. Mater. 4,606 - 622(2019)。

    文章CAS谷歌学术

  19. 瓦尔迪兹,J.等。模块化的按需溶解,合成的细胞外基质揭示了局部上皮间质通讯网络。生物材料学报,30(2),2017。

    文章CAS谷歌学术

  20. Naba, A, Clauser, K. R. & Hynes, R. O.从组织中富集细胞外基质蛋白和消化成多肽的质谱分析。[j] .生物医学工程学报,2015,35(6)。

    谷歌学者

  21. Hingorani, s.r.等人。Trp53R172H和KrasG12D共同促进小鼠胰腺导管腺癌的染色体不稳定性和广泛转移。癌症杂志,469-483(2005)。

    文章CAS谷歌学术

  22. 胡班,r.h.等。胰腺外分泌癌基因工程小鼠模型的病理:共识报告和建议。癌症杂志,66,95-196(2006)。

    文章CAS谷歌学术

  23. Schönhuber, N.等。用于胰腺癌时间和宿主特异性靶向的新一代双重组酶系统。中华医学杂志,20,1340-1347(2014)。

    文章Google Scholar

  24. 纳巴,A.等。基质:正常和肿瘤细胞外基质的计算机定义和体内蛋白质组学表征。中国生物医学工程学报,2016,33(2):481 - 481。

    文章Google Scholar

  25. 田,C.等。胰腺导管腺癌进展过程中ECM的蛋白质组学分析揭示了肿瘤和基质细胞的不同贡献。自然科学进展。美国116,19609-19618(2019)。

    文章CAS谷歌学术

  26. 霍顿,e.r.等。共识整合素黏附体的定义及其在黏附复合物组装和拆卸过程中的动力学。中国生物医学工程学报,2016,33(5):557 - 557(2015)。

    文章CAS谷歌学术

  27. 整合素配体概览。j .细胞。自然科学学报,2003,19(3):391 - 391。

    文章CAS谷歌学术

  28. 每一步:整合蛋白在癌症进展和转移中的作用。中华癌症杂志,18(2018):533-548。

    文章CAS谷歌学术

  29. 琼斯,m.c.等。基于整合素的粘附复合物的分离。咕咕叫。Protoc。细胞生物学,66,9.8.1-9.8.15(2015)。

    文章Google Scholar

  30. 罗伯逊等人。通过整合素信号的磷酸化蛋白质组学分析来定义磷酸化粘附体。学报,6,6265(2015)。

    文章CAS谷歌学术

  31. Takizawa, M.等。α6β1整合素识别层粘连蛋白511的机制基础。科学。ad3, e1701497(2017)。

    文章Google Scholar

  32. Samarelli, a.v.等。神经素1通过与α6整合素协同作用诱导血管成熟。生物。化学,289,19666 - 19476(2014)。

    文章CAS谷歌学术

  33. A.整合素α6亚基特异性抑制层粘连蛋白片段8细胞结合的抗体。细胞实验,188,55 - 60(1990)。

    文章CAS谷歌学术

  34. 李,S. P.等。镰状细胞粘附层粘连蛋白:α5链的潜在作用。《中华医学杂志》1992,2951 - 2958。

    文章CAS谷歌学术

  35. Hernandez-Gordillo, V.等。体外培养原代人肠道类肠和子宫内膜类器官的全合成基质。中国生物医学工程学报,2016,33(4):1158 - 1158。

    文章CAS谷歌学术

  36. Johnson, G. & Moore, S. W.乙酰胆碱酯酶结构位点的鉴定,促进神经突生长并结合层粘连蛋白-1和胶原蛋白。生物化学。Biophys。《共同法典》319,448-455(2004)。

    文章CAS谷歌学术

  37. 布朗,A.等。工程peg为基础的水凝胶,促进有效的内皮网络形成在自由膨胀和有限的微环境。中国生物医学工程学报,2016,33(2):481 - 481。

    文章CAS谷歌学术

  38. 奈特,c.g.等。整合素α1β1和α2β1的胶原结合a结构域在天然(三螺旋)胶原中识别相同的特异性氨基酸序列GFOGER。生物。化学275,35-40(2000)。

    文章CAS谷歌学术

  39. Kuhlman, W, Taniguchi, I, Griffith, L. G. & Mayes, A. M.在rgd修饰的PMMA-g-PEO梳状共聚物上,PEO链长和配体间距之间的相互作用决定了细胞的扩散。生物大分子学报,8,326 - 3213(2007)。

    文章CAS谷歌学术

  40. Eble, J. A, Bruckner, P. & Mayer, U. lebetina蝰蛇毒液含有两种抑制层粘连蛋白结合β1整合素的分解素。生物。化学学报,27(2),387 - 398(2003)。

    文章CAS谷歌学术

  41. Cavaco, a.c.m.等。层粘连蛋白-332与α3β1整合素的相互作用决定了CAFs的分化和维持,并支持胰腺管腺癌细胞的侵袭。巨蟹座11.14 - 20(2019)。

    文章CAS谷歌学术

  42. Gasmi, A.等。一种异二聚体蛇毒崩解素的氨基酸结构及性质。Biochim。Biophys。学报,1547,51-56(2001)。

    文章CAS谷歌学术

  43. Arruda Macêdo, J. K., Fox, J. W. & de Souza Castro, M.蛇毒分解素及其在癌症研究和治疗中的应用。咕咕叫。蛋白质Pept。科学通报,16(2015):532-548。

    文章Google Scholar

  44. Tiriac, H.等。类器官谱分析确定胰腺癌化疗的共同应答者。中国医学杂志,2018,33(4):444 - 444。

    文章CAS谷歌学术

  45. Levental, k.r.等。基质交联通过增强整合素信号传导促进肿瘤进展。Cell 139, 891-906(2009)。

    文章CAS谷歌学术

  46. Laklai, H.等人。基因型调节胰腺导管腺癌组织张力诱导基质细胞纤维化和肿瘤进展。中华医学杂志,22,497-505(2016)。

    文章CAS谷歌学术

  47. Rice, A. J.等。基质硬度诱导胰腺癌细胞上皮-间质转化并促进化疗耐药。中华肿瘤杂志,2011(6):559 - 564。

    文章Google Scholar

  48. Rubiano, A.等。人类胰腺肿瘤的粘弹性特性及模拟机械特性的体外构建物。生物材料学报,33,331-340(2018)。

    文章Google Scholar

  49. Panciera, T.等。将正常细胞重新编程为肿瘤前体需要ECM刚度和癌基因介导的细胞力学特性的改变。自然科学学报,19,797-806(2020)。

    文章CAS谷歌学术

  50. Öhlund, D.等。胰腺癌中炎性成纤维细胞和肌成纤维细胞的不同群体。中华检验医学杂志,2014,33(4):579-596(2017)。

    文章Google Scholar

  51. 埃利达,E.等。胰腺导管腺癌的跨物种单细胞分析显示抗原呈递癌相关成纤维细胞。中国癌症杂志,9,1102-1123(2019)。

    文章CAS谷歌学术

  52. 吴,J.等。使用Pdx1-Flp重组酶敲入等位基因生成胰腺癌模型。科学通报,2016,33(4):481 - 481。

    文章Google Scholar

  53. 欧阳,H.等。具有接近正常基因型和表型的人胰管上皮细胞系。点。中华病毒学杂志,2009,32(2):444 - 444。

    文章Google Scholar

  54. Furukawa, T.等。人乳头瘤病毒E6E7基因转染正常成人胰管上皮细胞的长期培养与永生化点。[j] .中华疾病杂志,2003,17(6):557 - 557。

    中科院谷歌学术搜索

  55. M.等人。通过Lgr5/R-spondin轴无限体外扩增成人双能性胰腺祖细胞。[j] .农业工程学报,2013,31(2):481 - 481。

    文章CAS谷歌学术

  56. 班克海德,P.等。QuPath:用于数字病理图像分析的开源软件。科学。众议员7,16878(2017)。

  57. Schindelin, J.等。斐济:生物图像分析的开源平台。Nat. Methods 9,676 - 682(2012)。

    文章CAS谷歌学术

  58. Livak, K. J. & Schmittgen, T. D.使用实时定量PCR和2 - ΔΔCt方法分析相关基因表达数据。方法25,402-408(2001)。

    文章CAS谷歌学术

  59. 秦,x,等。异细胞类器官中细胞类型特异性信号网络。《新方法》17,335-342(2020)。

    文章CAS谷歌学术

  60. Durinck, S., Spellman, P. T., Birney, E.和Huber, W. .利用R/Bioconductor软件包biomaRt整合基因组数据集的映射标识符。《自然科学》第4卷,1184-1191(2009)。

    文章CAS谷歌学术

  61. 陶瓷,等。cBio癌症基因组门户:一个探索多维癌症基因组数据的开放平台。中国医学杂志,2012,32(4):481 - 481。

    文章Google Scholar

  62. Gao, J.等。综合分析复杂的癌症基因组学和临床档案使用cbiopportal。科学。信号6,pl1(2013)。

    文章Google Scholar

  63. 纳巴,A.等。细胞外基质:“组学”时代的工具和见解。生物学报,49,10-24(2016)。

    文章CAS谷歌学术

  64. 布尔特,c.j.等。小鼠基因组数据库(MGD) 2019。中国生物医学工程学报,2016,36(2):481 - 481。

    文章CAS谷歌学术

  65. Zhang, H., Meltzer, P. & Davis, S. RCircos: Circos 2D轨道图的R包。中国生物医学工程学报,2014,33(4):444 - 444。

    文章Google Scholar

  66. 顾振华,顾丽丽,张晓明,张晓明,等。基于循环可视化的循环可视化算法研究[j] .中国生物工程学报,2014,28(2):444 - 444。

    文章CAS谷歌学术

  67. 香农,P.等。Cytoscape:生物分子相互作用网络集成模型的软件环境。Genome Res. 13, 2498-2504(2003)。

    文章CAS谷歌学术

  68. Szklarczyk等人。2017年的STRING数据库:质量控制的蛋白质-蛋白质关联网络,可广泛访问。核酸学报,45,D362-D368(2017)。

    文章CAS谷歌学术

  69. psamez - riverol, y。2019年的PRIDE数据库及相关工具和资源:改善对量化数据的支持。核酸学报,47,D442-D450(2018)。

    文章Google Scholar

下载参考

致谢。

这项工作是由英国癌症研究项目资助的。C13329/A21671 (m.j.h., C.J.),英国癌症研究所奖A19258 (C.J.)和A17196 (j.p.m),实验医学计划奖A25236 (C.J.和j.p.m),玫瑰树信托基金资助号:M286 (C.J.),欧洲研究委员会整合者奖ERC-2017-COG 772577 (C.J.),国家科学基金资助号:CBET-0939511 (L.G.G.),国家卫生研究院资助号:R01EB021908和T32GM008334 (L.G.G.),国防高级研究计划局批准号:w911nf - 12 - 2 - 0039 (L.G.G.)。J.A.E.是由德国科学研究协会(DFG)资助的。SFB1009项目A09)。我们感谢D. Liu, A. Thrasher, T. Roberts, B. tork - storb, I. Verma, D. Trono和T. somerville分享质粒。Tsao (UHN)负责HPDE H6c7细胞,曼彻斯特生物技术研究所的M. Ball和E. Mckenzie负责分选酶的表达和纯化,伦敦大学学院的C. J. Tape提供技术建议,指纹蛋白质组学设施(邓迪大学)的K. Beattie提供帮助,英国癌症研究格拉斯哥中心(A25142), CRUK BI的生物服务单位设施和CRUK MI系统肿瘤学小组成员提供建设性意见。

作者信息

作者及单位

作者

贡献

C.R.B j.k.。,a .布朗,B.Y.L, J.D.H, d.l., L.G.G, M.J.H. C.J.设计研究;C.R.B j.k.。,a .布朗,a .班亚德J.D.H, J.X,部件,D.K,点,新罕布什尔州,d.l.,有机,林祖嘉B.Y.L.进行实验;C.R.B, j.k., A. Brown, A. Banyard和C.J.分析了数据;A. Banyard, c.c., vh - g。胡说,l . J.A.E。,X.Z, d.l., D.K, J.A。G.A.和h提供了技术支持;J.P.M.维持基因工程小鼠模型并提供小鼠样本;J.P.M, l.s., l.g.g., J.A.E.和B.S.提供试剂和细胞系;m.a.g., j.g., L.F.和D.A.O.协助临床样本收集;L.F.提供病理支持;C.R.B.和C.J.撰写论文,C.J.和L.G.G.监督整个项目。J.X.在CRUK MI工作期间为这项工作做出了贡献。

相应的作者

与Linda G. Griffith或Claus Jørgensen的通信。

道德声明

相互竞争的利益

L.G.G.正在申请与水凝胶系统相关的专利。其他作者没有利益冲突。

额外的信息

同行评议信息《自然材料》感谢匿名审稿人对本文同行评议的贡献。

施普林格·自然对已出版地图的管辖权要求和机构关系保持中立。

补充信息

补充信息

补充图1 - 28,表1和表2,方法,补充视频1 - 15的图例,未裁剪的斑点和FACS门控策略。

报告总结

补充视频1

粘附在层粘连蛋白511上的KPC-1 PCCs延时图像系列。

补充视频2

KPC-1 PCCs附着在非涂层表面的延时图像系列。

补充视频3

粘附在层粘连蛋白511上的KPC-1 PCCs延时图像系列。

补充视频4

粘附在层粘连蛋白521上的KPC-1 PCCs延时图像系列。

补充视频5

粘接层粘连蛋白511和层粘连蛋白521的KPC-1 PCCs延时图像系列。

补充视频6

粘接层粘连蛋白511、层粘连蛋白521和FN组合的KPC-1 PCCs延时图像系列。

补充视频7

粘附在FN上的KPC-1 PCCs延时图像系列。

补充视频8

KPC-1 PCCs粘附于胶原-1的延时图像系列。

补充视频9

KPC-1 PCCs粘附在非镀膜玻璃表面的延时图像系列。

补充视频10

补充图12d中代表性mPDO的三维重建。

补充视频11

补充图12e中代表性mPDO的三维重建。

补充视频12

共培养的最大强度投影(MIPs)视频来自补充图25。

补充视频13

共培养的最大强度投影(MIPs)视频来自补充图25。

补充视频14

共培养的最大强度投影(MIPs)视频来自补充图25。

补充视频15

共培养的最大强度投影(MIPs)视频来自补充图25。

权利和权限

转载和许可

关于本文

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

引用本文

下图为c.r., Kelly, J, Brown, A.等。一个微环境启发的胰腺导管腺癌类器官合成三维模型。自然科学学报,21,110-119(2022)。https://doi.org/10.1038/s41563-021-01085-1

下载引用

  • 收稿日期:2020年4月11日

  • 录用日期:2021年7月21日

  • 发布日期:2021年9月13日

  • 发行日期:2022年1月

  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41563 - 021 - 01085 - 1

这篇文章是由

搜索

快速链接

Nature Briefing: Cancer

注册自然简报:癌症时事通讯-癌症研究中重要的事情,每周免费发送到您的收件箱。

获得重要的癌症研究,每周免费发送到您的收件箱。 注册自然简报:癌症