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.2009年11月16日7:77。
doi:10.1186/1741-7007-7-77。

在传统和高通量三维培养中形成的人类腺上皮中产生基底动脉极性的必要因素：以乳腺上皮为例

塞德里克·普拉乔特 1, 莱斯利·夏布, Hibret A Adissu公司, 王磊（Lei Wang）, 阿尔伯特·乌拉扎耶夫, 詹妮弗·斯特吉斯, Elikplimi K Asem公司, 苏菲·A·莱利维尔
附属公司

在传统和高通量三维培养中形成的人类腺上皮中产生基底动脉极性的必要因素：以乳腺上皮为例

塞德里克·普拉乔特等。 BMC生物. .

摘要

背景：上皮细胞的基底极性对正常组织功能、增殖和存活的控制至关重要。再现上皮组织结构的细胞培养模型对于揭示发育和疾病机制是非常宝贵的。虽然确定了建立基底极性的重要因素，但尚未彻底研究三维组织结构中形成顶端极性的要求。

结果：我们证明，人类乳腺上皮细胞系-3522 S1为研究腺体结构中基底动脉极性的形成提供了一个弹性模型。对不同组成和底物来源的三维培养系统的测试表明，顶端极性比基底极性对培养条件更敏感。使用一种新的高通量培养方法，在没有凝胶涂层的腺体结构中产生基底极性，我们表明基底极性介导的信号传导和IV型胶原对顶端极性的发展都是必要的。

结论：这些结果为基底膜，尤其是IV型胶原在顶极发育中的作用提供了新的见解，顶极是腺上皮结构的关键元素。此外，本研究中开发的高通量培养方法应为高含量筛选作用于乳腺组织内环境稳定从而影响癌症发生过程中的结构变化的药物开辟新途径。

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图1
图1
分化腺结构的形成依赖于培养基和细胞系.一个组织活检切片中乳腺腺泡和肺泡中ZO-1描绘的内脏，如免疫组织化学（红棕色）所示。苏木精染色显示细胞核的位置（蓝色）。图中显示了腺体结构中基底极和顶端极的位置（细胞核由填充的黑色圆圈表示）。B类在三维培养中S1细胞形成的腺泡中对基底（层粘连蛋白332）[红]、α6-整合素[α6-整合素；绿]）和侧尖（ZO-1[绿]）标记进行免疫染色。[注：体内乳腺腔细胞和BM之间的接触是不连续的，发生在肌上皮细胞没有覆盖腔上皮细胞的地方[34]。相反，在体外，与BM的接触发生在管腔细胞的基底表面[35]，因此α6整合素染色遍布腺泡周围]。C在3D培养的S1细胞形成的腺泡的单个细胞中微量注射非扩散罗丹明-Dextran（红色）荧光染料。D类.S1和MCF10A细胞在3D-Matrigel™滴灌液中在H14培养基或分析培养基中培养15天。所示为顶部极化ZO-1的多细胞结构百分比（附加表S1P（P）值-请参阅附加文件1）。还显示了3D培养中MCF10A细胞形成的缺乏顶端极性的结构中ZO-1染色的示例（箭头指向某些细胞-细胞连接处ZO-1的基底位置）。ND=未检测；尺寸棒，5μm*P（P）<0.05**P（P）< 0.01.
图2
图2
乳腺腺泡顶部局限性紧密连接.一个免疫组织化学显示的紧密连接蛋白PALS1和PAR3在腺泡中的顶端浓度[红棕色；箭头]来自外观正常的乳腺组织（活检切片-左面板），以及免疫荧光显示的3D-Matrigel™滴灌培养中S1细胞形成的腺泡（中面板）[绿色]。三维培养中，PALS1和PAR3在MCF10A细胞形成的多细胞结构中的扩散分布（右图）。细胞核在细胞培养物中用4’，6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI）（蓝色）复染，在IHC中用苏木精（蓝色）复染。尺寸棒，5μm。B类三维培养中S1细胞形成的腺泡切片的电子显微照片。插图显示了特定的粘附复合体。尺寸棒，1μm；A=顶端；B=基础；L=流明。
图3
图3
腺泡顶端极性标记ZO-1的分布取决于3D培养的基质.一个在3D-Matrigel™滴灌培养中，S1细胞形成的腺泡中的基底极性轴的组织，如基底极性标记物（Ⅳ型胶原[绿色]，α6-整合素[绿色]），侧面[β-连环蛋白[红色]和结蛋白1,2[绿色]的免疫荧光染色所示，侧面顶端[ZO-1[红色]，顶端黏蛋白1[绿色]。细胞核用DAPI（蓝色）复染。尺寸棒，5μm。B类顶部定位ZO-1的多细胞结构百分比直方图（附加表S1P（P）值-见附加文件1），当S1细胞在鸡基底膜（CBL）[36]、PuraMatrix™、PuraMatrix™和20%层粘连蛋白（PuraMatric™+20%L）、PuraMatrix™以及20%Matrigel™（PuraMatrix™+20%MG）、合成ECM（sECM-drop）、合成EC和5%Matrigel™drop（sECM+MG drop）中培养时，与各自的Matrigel™控件相比，玻璃上的单层（二维）、玻璃上的+5%Matrigel™滴水（高通量[HTP]滴水）*P（P）< 0.05; ***P（P）< 0.001; ns=不显著；ND=未检测到（没有位于顶部的ZO-1的多细胞结构）。
图4
图4
HTP培养产生的基底极性轴与经典3D-Matrigel™培养所显示的极性轴类似.一个根据基底（IV型胶原[绿色]，α6-整合素[绿色]），侧面[β-连环蛋白[红色]和结蛋白1,2[红色]），侧顶[ZO-1[绿色]和顶端（粘蛋白1[绿色]]）极性标记的免疫荧光染色，显示S1细胞2D和HTP培养物中基底尖极性轴的组织。细胞核用DAPI（蓝色）复染。尺寸棒，5μm。B类.本研究中使用的不同细胞培养系统的图纸（2D单层；Matrigel™-嵌入：细胞完全嵌入Matrigel™凝胶中；3D-Matrigel-滴液：5%Matrigel#x2122；滴液在Matrigel/涂层表面；HTP:5%Matrige™滴液在玻璃表面）。凝胶用红色表示；滴落在培养基中的可溶性Matrigel™用曲线表示。
图5
图5
HTP培养中基底极性和IV型胶原都有助于顶端极性.一个S1细胞（S1腺泡）在不同培养条件下（5%HTP，10%HTP，对照5%3D-Matrigel™滴液8天和10天）与根尖侧ZO-1形成的腺泡百分比直方图。B类用β1-整合素[β1-block]和β4-integrin[β4-block]的功能阻断抗体和5%HTP培养物中的IgG治疗第5天至第8天后，S1腺泡与根尖侧叶ZO-1的百分比直方图。C在2%HTP、2%HTP+IV型胶原（Col IV）中培养后S1腺泡与根尖侧ZO-1的百分比直方图；2%HTP+层粘连蛋白111（lam 1）；培养八天期间，2%HTP+IV型胶原（Col IV）和层粘连蛋白111（lam 1）*P（P）<0.05**P（P）< 0.01.
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