Медин-Дарби собачьи почечные клетки
Madin-Darby Canine Distney ( MDCK ) Клетки представляют собой модельную клеточную линию млекопитающих , используемая в биомедицинских исследованиях. Клетки MDCK используются для широкого спектра исследований клеточной биологии, включая клеточную полярность , клеточные адгезии (называемые соединениями адгезивы ), коллективную подвижность клеток, исследования токсичности, [ 1 ] а также ответы на факторы роста. Это одна из немногих моделей клеточной культуры, которая подходит для 3D -клеточной культуры и многоклеточных перестановков, известных как морфогенез ветвления. [ 2 ]
История
[ редактировать ]После первоначальной изоляции в 1958 году эпителиальных клеток из почечных канальцев взрослой собаки -спаниеля Стюарта Х. Медина и Нормана Б. Дарби -младшего, [ 3 ] Линия клеток, носившая их название, использовалась в основном как модель вирусной инфекции клеток млекопитающих. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Действительно, они решили изолировать почечные канальцы с точностью до этой цели, поскольку ранее они преуспели с вирусной инфекцией клеток, полученных из канальцев почек от других млекопитающих. [ 7 ] Таким образом, первоначальной целью в изоляции и культивировании клеток из этой ткани не было генерировать новую модельную систему для биологии эпителиальных клеток. Лишь в 1970 году лаборатория Zbynek Brada опубликовала работу, описывающую клетки MDCK как репрезентативную клеточную линию, несущую отличительные признаки эпителиальных клеток почек. [ 8 ] Они основывали этот вывод на транспортной активности жидкости монослоев, образованных из клеток MDCK, наличия микроворсинок на их апикальной (верхней) поверхности и их способность самоорганизоваться при выращивании в 3D, в полые сферы. В своем отчете авторы предположили, что «гистотипическая экспрессия», с помощью которой клетки MDCK образуют структуры, напоминающие их ткань происхождения, может быть плодотворно применена для изучения других тканей. Следующие десятилетия оказались в значительной степени правильными, хотя репертуар для изучения организации и поведения клеток в тканях значительно расширился. [ 9 ]
В течение 1970 -х годов клеточная линия MDCK обнаружила новое использование в качестве модели для эпителиальной ткани млекопитающих. В 1982 году Мина Бисселл и его коллеги показали, что монослои MDCK реагировали на добавление коллагенового наложения (получившего название «сэндвич -культура») путем пролиферирования и образования полых канальцев. [ 10 ] Это впервые намекало на то, что клеточная линия будет реагировать на 3D-среда, самоорганизуясь в соответствующую трехмерную структуру, напоминающую почечные канальцы. В последующие годы была показано, что культура клеток MDCK, полностью встроенных в коллаген, дает полые сферы или ацини . [ 11 ] Это были простые эпителиальные монослои с определенным внутренним и внешним видом. Однако тот факт, что клетки MDCK не образуют канальцы в этих условиях, оставался необъяснимым до позже.
За тот же период в 1980 -х годах биологи, изучающие подвижность клеток, нанесли удар по интересному и воспроизводимому поведению клеток в культуре: реакция рассеяния. Эпителиальные клетки в культуре растут обычно как узкие кластеры. Тем не менее, они могут быть вызваны для нарушения контактов клеточных клеток и стать удлиненными и подвижными после воздействия «фактора рассеяния», который был секретируется мезенхимальными клетками, такими как швейцарские фибробласты 3T3 . [ 12 ] Это лучше всего описало группу Джулии Грей в 1987 году. [ 13 ] В течение того же периода в середине 1980-х годов группа Уолтера Берчмейера сообщила о моноклональном антителе , чтобы нарушить контакты клеточных клеток и изменить полярность передней зажигания клеток в культуре. [ 14 ] [ 15 ] Цель этого антитела была позже идентифицирована как компонент клеточных соединений, E-кадгерина . [ 16 ] Эти разрозненные наблюдения в конечном итоге объединились в устойчивую парадигму для подвижности клеток и полярности клеток. Эпителиальные клетки, как правило, не мотильны, но могут стать подвижными путем ингибирования клеточных соединений или добавления факторов роста, которые вызывают рассеяние. [ 17 ] Оба они обратимы, и оба включают разрыв клеточных соединений.
В 1991 году «Ацини MDCK Acini» в 3D -культуре на фактор рассеяния впервые сообщил Lelio Orci и коллеги. [ 18 ] Они культивировали ацинины клеток MDCK в коллагеновых гелях с швейцарскими фибробластами 3T3 или без него, в которых средами могли обмениваться средами, но типы клеток не находились в прямом контакте. Эта стратегия клеточной культуры, называемая сокультурой, индуцировала MDCK Acini для проведения морфогенеза ветвления, в котором клетки перестараются в сеть взаимосвязанных канальцев, которые напоминают развитие многих тканей. [ 19 ] В том же году, как было показано, «фактор разброса» был ранее описанным белком, секретируемым фибробластами, фактором роста гепатоцитов (HGF). [ 20 ] Эта работа решила выдающуюся загадку культуры MDCK, так как ткань, из которой были получены эти клетки, является трубчатой, но ранее они превратились в сферический агини в трехмерной культуре. Помимо этого непосредственного парадокса, была подкреплена важная связь между острой индукцией подвижности клеток в 2D -культуре «фактором рассеяния», и его влияние на пространственную организацию, принятую тканями в 3D. Эта связь остается значительной в качестве связи между точно определенными механизмами подвижности клеток в 2D и сложных перестройках в 3D, регуляция которой еще предстоит полностью понять.
Ветвящий морфогенез
[ редактировать ]
За последние 20 лет понимание биологии клеточной биологии MDCK в 3D -культуре было продвинуто, особенно в лаборатории Кейта Мостова . Эта группа сосредоточилась на регуляции клеточной полярности и ее последующем воздействии на морфогенез ветвления. [ 21 ] [ 2 ] Действительно, совокупность работ, создаваемой группой MostOV, успешно синтезировала десятилетия знаний о пространственной сегрегации клеточных функций и их молекулярных маркерах, в замечательную модель для генерации и гомеостаза клеточной полярности в тканях. [ 22 ] [ 23 ] В 2003 году группа Mostov сообщила о первом комплексном отчете, связывающем морфогенез ветвления с отличиями апикальной базальной полярности. [ 24 ] Эта работа установила, что клетки MDCK не теряют контактов с соседями в начале морфогенеза ветвления, но что канонические маркеры полярности клеток временно теряются. Одним из результатов этого сдвига в полярности является переориентация клеточного деления вдоль недавно растущей ветви клеток, чтобы правильно позиционировать дочерние клетки для продолжения разгибания ветви. Клеточная подвижность, с помощью которых клетки MDCK продуцируют и удлиняют ветви, была связана с этими изменениями полярности.
Эти результаты были интегрированы в модель для ветвления морфогенеза, сфокусированного на переходной перестройке передачи сигналов полярности клеток. Эта модель неофициально упоминалась как путь MostoV. Это позволяет обычно не мотильным клеткам генерировать выступы и коллективно мигрировать, за которыми следуют перераспределение и образование полых канальцев. В поддержку этой модели MOSTOV и коллеги выявили влияние HGF на MDCK Acini как выявление частичного перехода от эпителиальных к фенотипам мезенхимальных клеток. [ 25 ] Этот аргумент маршал, установленная программа сигнализации, называемая эпителиальным к мезенхимальным переходу (EMT), с помощью которого сидячие эпителиальные клетки становятся подвижными и нарушают контакты клеточных клеток. [ 17 ] EMT был предложен в качестве сигнального каскада транскрипции, который стимулирует рассеяние клеток, хотя ранее исследователи не связывали их. [ 26 ] [ 27 ] Учитывая различие, что для Acini в 3D-соединениях клеточных клеток не разрываются, неясно, как точно связать концепцию EMT с морфогенезом ветвления.
Группа MOSTOV также исследовала средства, с помощью которых HGF активирует подвижность клеток во время морфогенеза MDCK. [ 28 ] [ 29 ] Их исследования показали, что морфогенез ветвления требует фактора транскрипции ERK, ниже по течению от каскада , активированного митогеном протеинкиназы , четко определенного пути трансдукции сигнала, участвующего в подвижности и пролиферации клеток. [ 30 ] Точная мощность клеток, ответственная за морфогенез ветвления MDCK, не был указан группой MostOV, помимо потребностей для сигнального белка, участвующего в регуляции небольшого GTPase Rho . [ 29 ] Кроме того, лаборатория Gardel показала, что инвазивная подвижность клеток MDCK в ацине требует DIA1, что регулирует клеточные адгезии к отдельным коллагеновым фибриллам. [ 31 ] Между тем, другие группы продемонстрировали потребность в клеточных белках адгезии или их регуляторах в морфогенезе MDCK. [ 32 ] [ 33 ] Используя модифицированный протокол для культивирования клеток MDCK и морфогенеза ветвления, Гирке и Виттман установили потребность в динамике микротрубочек в регуляции ранних этапов ветвления. [ 34 ] Они наблюдали дефицитную клеточную связь с коллагеновой матрицей, когда микротрубочки были дерегулированы. Этот фенотип указывал на важность транспорта соответствующих клеточных клеточных белков и белков выступа в клеточный фронт, поскольку был инициирован морфогенез ветвления. В сочетании с наблюдениями из группы MostOV эта работа подтвердила, что полярность клеток необходима для ацинарного гомеостаза MDCK, а также для миграционного поведения во время морфогенеза ветвления.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ CD Lindsay (ноябрь 1996 г.). «Оценка аспектов токсичности клостридий Perfringens Epsilon-токсина с использованием клеточной линии MDCK». Человеческая и экспериментальная токсикология . 15 (11): 904–908. doi : 10.1177/096032719601501107 . PMID 8938486 . S2CID 21968438 .
- ^ Jump up to: а беременный О'Брайен Ле, Зегерс М.М., Мостова Ке (июль 2002 г.). «Мнение: Создание эпителиальной архитектуры: понимание из трехмерных моделей культуры». Природные обзоры. Молекулярная клеточная биология . 3 (7): 531–537. doi : 10.1038/nrm859 . PMID 12094219 . S2CID 13410353 .
- ^ "ATCC" . ATCC . Получено 28 августа 2017 года .
- ^ Зеленый IJ (октябрь 1962). «Серийное распространение вируса гриппа B (LEE) в трансмиссируемой линии клеток почек собак». Наука . 138 (3536): 42–43. Bibcode : 1962sci ... 138 ... 42G . doi : 10.1126/science.138.3536.42 . PMID 13901412 . S2CID 30459359 .
- ^ Gaush CR, Hard WL, Smith TF (июль 1966 г.). «Характеристика установленной линии клеток почек собак (MDCK)». Труды Общества экспериментальной биологии и медицины . 122 (3): 931–935. doi : 10.3181/00379727-122-31293 . PMID 5918973 . S2CID 44521872 .
- ^ Moulton JE, Frazier LM (октябрь 1961). «Дезоксирибонуклеиновая кислота и белковые изменения в клетках почек для собак, инфицированных инфекционным вирусом гепатита для собак». Вирусология . 15 (2): 91–101. doi : 10.1016/0042-6822 (61) 90226-4 . PMID 14476648 .
- ^ Карл Мэтлин, доктор философии, личное общение
- ^ Лейтон Дж., Эстес Л.В., Мансухани С., Брада Z (ноябрь 1970 г.). «Клеточная линия, полученная из нормальной собачьей почки (MDCK), демонстрирующей качества папиллярной аденокарциномы и почечного трубчатого эпителия» . Рак . 26 (5): 1022–1028. doi : 10.1002/1097-0142 (197011) 26: 5 <1022 :: AID-CNCR2820260509> 3,0.CO; 2-м . PMID 4248968 .
- ^ Шамир Эр, Эвальд А.Дж. (октябрь 2014 г.). «Трехмерная органическая культура: экспериментальные модели биологии и заболевания млекопитающих» . Природные обзоры. Молекулярная клеточная биология . 15 (10): 647–664. doi : 10.1038/nrm3873 . PMC 4352326 . PMID 25237826 .
- ^ Холл Х.Г., Фарсон Д.А., Бисселл М.Дж. (август 1982). «Образование просвета по эпителиальным клеточным линиям в ответ на наложение коллагена: морфогенетическая модель в культуре» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 79 (15): 4672–4676. Bibcode : 1982pnas ... 79.4672H . doi : 10.1073/pnas.79.15.4672 . PMC 346738 . PMID 6956885 .
- ^ McAteer JA, Evan AP, Gardner KD (март 1987 г.). «Морфогенетический клональный рост эпителиальной клеточной линии почек MDCK». Анатомическая запись . 217 (3): 229–239. doi : 10.1002/ar.1092170303 . PMID 3578840 . S2CID 6379141 .
- ^ Стокер М., Перриман М (август 1985 г.). «Фактор эпителиального рассеяния, выделяемый фибробластами эмбрионов». Журнал сотовой науки . 77 : 209–223. doi : 10.1242/jcs.77.1.209 . PMID 3841349 .
- ^ Stoker M, Gherardi E, Perryman M, Grey J (1987). «Коэффициент разброса является модулятором фибробластов модулятора эпителиальных клеток». Природа . 327 (6119): 239–242. Bibcode : 1987natur.327..239s . doi : 10.1038/327239a0 . PMID 2952888 . S2CID 39458594 .
- ^ Behrens J, Birchmeier W, Goodman SL, Imhof BA (октябрь 1985 г.). «Диссоциация эпителиальных эпителиальных клеток для собак Медин-Дарби с помощью моноклонального антитела против ARC-1: механистические аспекты и идентификация антигена в качестве компонента, связанного с увоморулином» . Журнал клеточной биологии . 101 (4): 1307–1315. doi : 10.1083/jcb.101.4.1307 . PMC 2113935 . PMID 2995405 .
- ^ Imhof BA, Vollmers HP, Goodman SL, Birchmeier W (декабрь 1983 г.). «Клеточно-клеточное взаимодействие и полярность эпителиальных клеток: специфическое возмущение с использованием моноклонального антитела». Клетка . 35 (3 Pt 2): 667–675. doi : 10.1016/0092-8674 (83) 90099-5 . PMID 6652682 . S2CID 41850671 .
- ^ Behrens J, Mareel MM, Van Roy FM, Birchmeier W (июнь 1989 г.). «Рассылки инвазии опухолевых клеток: эпителиальные клетки приобретают инвазивные свойства после потери угроморулино-опосредованной клеточной адгезии» . Журнал клеточной биологии . 108 (6): 2435–2447. doi : 10.1083/jcb.108.6.2435 . PMC 2115620 . PMID 2661563 .
- ^ Jump up to: а беременный Tiery JP, Acloque H, Huang Ry, Nieto MA (ноябрь 2009 г.). «Эпителиально-мезенхимальные переходы в развитии и болезнях» . Клетка . 139 (5): 871–890. doi : 10.1016/j.cell.2009.11.007 . PMID 19945376 .
- ^ Montesano R, Schaller G, Orci L (август 1991 г.). «Индукция эпителиального трубчатого морфогенеза in vitro с помощью растворимых факторов, полученных из фибробластов». Клетка . 66 (4): 697–711. doi : 10.1016/0092-8674 (91) 90115-F . PMID 1878968 . S2CID 6309985 .
- ^ Affolter M, Zeller R, Caussinus E (декабрь 2009 г.). «Тканевая ремоделирование через морфогенез ветвления». Природные обзоры. Молекулярная клеточная биология . 10 (12): 831–842. doi : 10.1038/nrm2797 . PMID 19888266 . S2CID 5960255 .
- ^ Weidner KM, Arakaki N, Hartmann G, Vandekerckhove J, Weingart S, Rieder H, et al. (Август 1991). «Свидетельство по идентичности фактора разброса человека и фактора роста гепатоцитов человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 88 (16): 7001–7005. Bibcode : 1991pnas ... 88.7001W . doi : 10.1073/pnas.88.16.7001 . PMC 52221 . PMID 1831266 .
- ^ Bryant DM, Mostov Ke (ноябрь 2008 г.). «От клеток до органов: строительство поляризованной ткани» . Природные обзоры. Молекулярная клеточная биология . 9 (11): 887–901. doi : 10.1038/nrm2523 . PMC 2921794 . PMID 18946477 .
- ^ Martin-Belmonte F, Gassama A, Datta A, Yu W, Rescher U, Gerke V, et al. (Январь 2007 г.). «PTEN-опосредованная апикальная сегрегация фосфоинозитидов контролирует эпителиальный морфогенез через CDC42» . Клетка . 128 (2): 383–397. doi : 10.1016/j.cell.2006.11.051 . PMC 1865103 . PMID 17254974 .
- ^ Bryant DM, Roignot J, Datta A, Overeem AW, Kim M, Yu W, et al. (Октябрь 2014). «Молекулярный переключатель для ориентации поляризации эпителиальных клеток» . Ячейка развития . 31 (2): 171–187. doi : 10.1016/j.devcel.2014.08.027 . PMC 4248238 . PMID 25307480 .
- ^ Yu W, O'Brien Le, Wang F, Bourne H, Mostov Ke, Zegers MM (февраль 2003 г.). «Фактор роста гепатоцитов переключает ориентацию полярности и способа движения во время морфогенеза многоклеточных эпителиальных структур» . Молекулярная биология клетки . 14 (2): 748–763. doi : 10.1091/mbc.e02-06-0350 . PMC 150005 . PMID 12589067 .
- ^ Zegers MM, O'Brien LE, Yu W, Datta A, Mostov Ke (апрель 2003 г.). «Эпителиальная полярность и тубулогенез in vitro». Тенденции в клеточной биологии . 13 (4): 169–176. doi : 10.1016/s0962-8924 (03) 00036-9 . PMID 12667754 .
- ^ Janda E, Lehmann K, Killisch I, Jechlinger M, Herzig M, Downward J, et al. (Январь 2002). «RAS и TGF [бета] совместно регулируют пластичность эпителиальных клеток и метастазирование: рассечение сигнальных путей RAS» . Журнал клеточной биологии . 156 (2): 299–313. doi : 10.1083/jcb.200109037 . PMC 2199233 . PMID 11790801 .
- ^ Kalluri R, Neilson EG (декабрь 2003 г.). «Эпителиально-мезенхимальный переход и его последствия для фиброза» . Журнал клинических исследований . 112 (12): 1776–1784. doi : 10.1172/JCI20530 . PMC 297008 . PMID 14679171 .
- ^ О'Брайен Л.Е., Тан К., Катс Э.С., Шуц-Гесхвендер А., Липшуц Дж. Х., Мостова Ке (июль 2004 г.). «ERK и MMPS последовательно регулируют различные стадии развития эпителиальных канальцев» . Ячейка развития . 7 (1): 21–32. doi : 10.1016/j.devcel.2004.06.001 . PMID 15239951 .
- ^ Jump up to: а беременный Ким М., М. Шеван А., Эвальд А.Дж., Верб З., Мостова Ке (декабрь 2015 г.). «P114RHogef регулирует подвижность клеток и образование просвета во время тубулогенез по пути рок-миозина-II» . Журнал сотовой науки . 128 (23): 4317–4327. doi : 10.1242/jcs.172361 . PMC 4712812 . PMID 26483385 .
- ^ Vial E, Sahai E, Marshall CJ (июль 2003 г.). «Сигнальный сигнал ERK-Mapk координирует активность RAC1 и RHOA для подвижности опухолевых клеток» . Раковая клетка . 4 (1): 67–79. doi : 10.1016/s1535-6108 (03) 00162-4 . PMID 12892714 .
- ^ Fessenden TB (июнь 2017 г.). Цитоскелетный контроль изменений формы ткани (кандидатская диссертация). Чикагский университет. п. 16 . ; «Тим Фессенден Тезис защита 05-02-2017» . 2017-05-06 . Получено 2017-09-28 -через YouTube.
- ^ Хантер депутат, Zegers MM (июль 2010 г.). «PAK1 регулирует ветвящий морфогенез в 3D-культуре клеток MDCK с помощью PIX и Beta1-интегринзависимого механизма» . Американский журнал физиологии. Клеточная физиология . 299 (1): C21 - C32. doi : 10.1152/ajpcell.00543.2009 . PMC 2904258 . PMID 20457839 .
- ^ Jiang St, Chiu SJ, Chen HC, Chuang WJ, Tang MJ (май 2001). «Роль альфа (3) бета (1) интегрин в тубулогенезе клеток почек с собаками Мадина Дарби» . Kidney International . 59 (5): 1770–1778. doi : 10.1046/j.1523-1755.2001.0590051770.x . PMID 11318947 .
- ^ Gierke S, Wittmann T (май 2012 г.). «EB1-рецентрированные микротрубочки +комплексы наконечников координируют динамику выступления во время 3D-реконструкции эпителия» . Текущая биология . 22 (9): 753–762. doi : 10.1016/j.cub.2012.02.069 . PMC 3350573 . PMID 22483942 .