invasiveness Dotaz Zobrazit nápovědu
Migrace a invazivita jsou fenotypovými vlastnostmi buněk, které významně přispívají k průběhu žádoucích fyziologických dějů, jako je hojení ran či embryogeneze, i k velmi závažným patologickým procesům, především pak k metastazování nádorů. Dostupnost vhodných metod studia migračních a invazivních vlastností buněk je tedy zásadní pro pochopení molekulární podstaty těchto dějů a v případě nádorových onemocnění je migrační, invazivní a metastatický potenciál nádorových buněk klíčovým faktorem určujícím klinickou prognózu pacienta. Tento článek podává přehled základních metod in vitro a in vivo, které se využívají při studiu buněčné migrace, invazivity a mechanizmů metastazování nádorů. In vitro metody studia buněčné migrace zahrnují jednoduché dvourozměrné testy (scratch‑wound assay a test založený na účinku hepatocytárního růstového faktoru) a dále metody využívající účinku chemotaxe (Dunnova komůrka, videomikroskopie buněk a použití nosičů s chemoatraktanty). Metody pro studium buněčné migrace a invazivity in vitro zahrnují složitější systémy založené na principu Boydenovy komůrky (Transwell migrační/invazivní test, analýza buněčné migrace a invazivity pomocí systému xCELLigence, a analýzy prováděné s využitím konfokální mikroskopie) a rovněž pak metodu studia buněčné migrace v mikrokanálcích. Přehled in vivo metod shrnuje základní organizmy a metody užívané ke studiu buněčné migrace a invazivity s hlavním důrazem na studium metastazování in vivo v myších modelech. Popsané metody se uplatňují především ve výzkumných projektech zaměřených na vývoj nových diagnostických a terapeutických přístupů v onkologii.
Migration and invasiveness are phenotypic characteristics of cells that contribute to physiological processes, such as wound healing or embryogenesis and they are involved in serious pathological processes, namely in tumor cell metastasis. Availability of methods for studying migration and invasiveness of the cells is important for understanding molecular basis of these processes. In the case of cancer, migration, invasiveness and metastatic potential of tumor cells are key factors that determine clinical prognosis of the patients. This communication provides an overview of in vitro and in vivo methods which are used to study cell migration, invasion and metastasis. In vitro methods for studying cell migration include simple two‑dimensional assays (scratch – wound assay and the assay based on the effect of hepatocyte growth factor) and methods based on chemotaxis (Dunn‘s chamber, videomicroscopy of cells, the use of carriers with chemoattractants). Methods for studying both cell migration and invasiveness in vitro include more complex systems based on the principle of the Boyden chamber (transwell migration/invasive test, analysis of cell migration and invasion in xCELLigence system, confocal microscopy based approaches) as well as analysis of cell migration in micro‑channels. Our overview of in vivo methods provides an introduction into model organisms and methods used in this field, with an emphasis on the study of cancer metastasis in mouse models. The methods described in this review are mainly involved in larger research projects aiming at developing new diagnostic and therapeutic approaches in oncology. Key words: migration – invasiveness – in vitro assays – in vivo models – metastasis – tumor cells This work was supported by the project of Czech Science Foundation No. 14-19250S, by the European Regional Development Fund and the State Budget of the Czech Republic (RECAMO, CZ.1.05/2.1.00/03.0101) and by MH CZ – DRO (MMCI, 00209805). The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers. Submitted: 27. 1. 2014 Accepted: 31. 3. 2014
- Klíčová slova
- in vitro assaye, in vivo modely, scratch-wound assay, scatter test, Boydenova komůrka, Dunnova komůrka,
- MeSH
- analýza buněčné migrace * metody přístrojové vybavení MeSH
- buněčné kultury * metody MeSH
- chemotaxe MeSH
- invazivní růst nádoru * MeSH
- konfokální mikroskopie MeSH
- kultivační média MeSH
- metastázy nádorů MeSH
- mikrofluidika MeSH
- nádorové buněčné linie MeSH
- pohyb buněk MeSH
- videomikroskopie MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
Apico-basal polarity is typical of cells present in differentiated epithelium while front-rear polarity develops in motile cells. In cancer development, the transition from epithelial to migratory polarity may be seen as the hallmark of cancer progression to an invasive and metastatic disease. Despite the morphological and functional dissimilarity, both epithelial and migratory polarity are controlled by a common set of polarity complexes Par, Scribble and Crumbs, phosphoinositides, and small Rho GTPases Rac, Rho and Cdc42. In epithelial tissues, their mutual interplay ensures apico-basal and planar cell polarity. Accordingly, altered functions of these polarity determinants lead to disrupted cell-cell adhesions, cytoskeleton rearrangements and overall loss of epithelial homeostasis. Polarity proteins are further engaged in diverse interactions that promote the establishment of front-rear polarity, and they help cancer cells to adopt different invasion modes. Invading cancer cells can employ either the collective, mesenchymal or amoeboid invasion modes or actively switch between them and gain intermediate phenotypes. Elucidation of the role of polarity proteins during these invasion modes and the associated transitions is a necessary step towards understanding the complex problem of metastasis. In this review we summarize the current knowledge of the role of cell polarity signaling in the plasticity of cancer cell invasiveness.
- MeSH
- invazivní růst nádoru patologie MeSH
- lidé MeSH
- nádory patologie MeSH
- polarita buněk fyziologie MeSH
- signální transdukce fyziologie MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
Východiská: Malígny melanóm je jedným z najagresívnejších druhov rakoviny. Melanóm primárne vzniká z pigment produkujúcich buniek melanocytov, ktoré sa vyznačujú špecifickými mechanizmami prežívania. Kľúčové postavenie v metabolizme melanómu má transkripčný faktor asociovaný s mikroftalmiou (microphthalmia-associated transcription factor – MITF-M). MITF-M sa zapája do regulácie expresie veľkého počtu génov riadiacich procesy melanogenézy, proliferácie, diferenciácie a prežitia melanocytov. Expresia tohto transkripčného faktora v melanocytoch je aktivovaná niekoľkými signálnymi cestami, pričom blokovanie jeho expresie, alebo funkcie môže znamenať poruchu v regulácii antiapoptotických mechanizmov. MITF-M taktiež ovplyvňuje aktivitu matrixovej metaloproteinázy 14 (matrix metalloproteinase – MMP14), ktorá je zodpovedná za zmenu tvaru melanocytov a za zvýšenie ich pohyblivosti a invazivity. V ľudských melanocytoch s invazívnym fenotypom bola zistená veľmi nízka hladina expresie MITF-M, čo naznačuje že tento transkripčný faktor pôsobí ako supresor metastatického procesu. V rakovinových bunkách s nízkou hladinou expresie cytozolového/nukleárneho β-katenínu, vzniká malé množstvo proteínu MITF-M, ktorý nedokáže inhibovať transkripciu MMP 14. Tento enzým katalyzuje degradáciu laminínu a fibronektínu, čím dochádza k zmene tvaru melanocytov, k zvýšemiu ich pohyblivosti a invazivity. Ciele: Táto prehľadová práca popisuje regulačnú dráhu aktivácie MITF-M, jeho zapojenie do proliferácie transformovaných melanocytov ako aj jeho úlohu pri zvyšovaní invazivity malígneho melanómu. Detailné pochopenie mechanizmov fungovania signálnej dráhy MITF-M je vysoko aktuálnou témou a môže pomôcť pri vývoji nových tak diagnostických, ako aj terapeutických aplikácií pri liečbe pacientov s malígnym melanómom.
Background: Malignant melanoma is one of the most aggressive types of cancers. Melanoma is derived from pigment-producing cells, melanocytes, which are characterized by a specific survival mechanism. Microphthalmia-associated transcription factor (MITF-M) plays a role in the metabolism of melanoma and is involved in the regulation of the expression of multiple genes mediating processes such as melanogenesis, proliferation, differentiation, and melanocyte survival. The expression of this transcription factor in melanocytes is activated by several signaling pathways, and reduced expression or function of MITF-M can cause the dysregulation of anti-apoptotic mechanisms. MITF-M is also involved in matrix metalloproteinase 14 (MMP14) activity, which is responsible for shape changes in melanocytes and increases in their motility and invasiveness. Very low levels of expression of MITF-M are found in human melanocytes with an invasive phenotype, indicating that this transcription factor acts as a suppressor of the metastatic process. Cancer cells with low expression of cytosolic/nuclear β-catenin have a small amount of MITF-M 14 that is insufficient to inhibit MMP transcription. The enzyme catalyzes the degradation of laminin and fibronectin, thereby changing the shape of melanocytes, which leads to their increased mobility and invasiveness. Aims: This review describes the regulatory pathway of MITF-M activation, its involvement in the proliferation of transformed melanocytes, and its role in increasing the invasiveness of malignant melanoma. A detailed understanding of the MITF-M signaling pathway is highly topical and could help to develop new diagnostic and therapeutic applications for patients with malignant melanoma.
- MeSH
- invazivní růst nádoru MeSH
- lidé MeSH
- melanocyty metabolismus MeSH
- melanom * genetika metabolismus MeSH
- nádorová transformace buněk * metabolismus MeSH
- nádory kůže genetika metabolismus MeSH
- proliferace buněk MeSH
- transkripční faktor spojený s mikroftalmií * MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Melanoma represents a malignant disease with steadily increasing incidence. UV-irradiation is a recognized key factor in melanoma initiation. Therefore, the efficient prevention of UV tissue damage bears a critical potential for melanoma prevention. In this study, we tested the effect of UV irradiation of normal keratinocytes and their consequent interaction with normal and cancer-associated fibroblasts isolated from melanoma, respectively. Using this model of UV influenced microenvironment, we measured melanoma cell migration in 3-D collagen gels. These interactions were studied using DNA microarray technology, immunofluorescence staining, single cell electrophoresis assay, viability (dead/life) cell detection methods, and migration analysis. We observed that three 10 mJ/cm2 fractions at equal intervals over 72 h applied on keratinocytes lead to a 50% increase (p < 0.05) in in vitro invasion of melanoma cells. The introduction cancer-associated fibroblasts to such model further significantly stimulated melanoma cells in vitro invasiveness to a higher extent than normal fibroblasts. A panel of candidate gene products responsible for facilitation of melanoma cells invasion was defined with emphasis on IL-6, IL-8, and CXCL-1. In conclusion, this study demonstrates a synergistic effect between cancer microenvironment and UV irradiation in melanoma invasiveness under in vitro condition.
- MeSH
- fibroblasty cytologie patologie MeSH
- imunohistochemie MeSH
- invazivní růst nádoru * MeSH
- keratinocyty patologie účinky záření MeSH
- kokultivační techniky MeSH
- kultivované buňky MeSH
- lidé MeSH
- melanom patologie MeSH
- ultrafialové záření * MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- MeSH
- molekulární struktura klasifikace MeSH
- nádorová transformace buněk etiologie MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
Tumor cells exhibit at least two distinct modes of migration when invading the 3D environment. A single tumor cell's invasive strategy follows either mesenchymal or amoeboid patterns. Certain cell types can use both modes of invasiveness and undergo transitions between them. This work outlines the signaling pathways involved in mesenchymal and amoeboid types of tumor cell motility and summarizes the molecular mechanisms that are involved in transitions between them. The focus is on the signaling of the Rho family of small GTPases that regulate the cytoskeleton-dependent processes taking place during the cell migration. The multiple interactions among the Rho family of proteins, their regulators and effectors are thought to be the key determinants of the particular type of invasiveness. Mesenchymal and amoeboid invasive strategies display different adhesive and proteolytical interactions with the surrounding matrix and the alterations influencing these interactions can also lead to the transitions.
- MeSH
- cytoskelet MeSH
- invazivní růst nádoru MeSH
- lidé MeSH
- nádorové buněčné linie MeSH
- pohyb buněk MeSH
- rac proteiny vázající GTP metabolismus MeSH
- signální transdukce MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH