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세포 이동 및 침습 분석법

섹션 개요

전이란 종양 세포와 그 미세환경에서 발생하는 여러 변화의 누적된 결과로, 이를 통해 세포가 이동하여 건강한 숙주 조직으로 침습할 수 있게 됩니다. 증식하는 신생 세포가 원발성 종양 부위를 벗어나려고 시도함에 따라, 국소적인 세포 접착과 주변 조직으로의 침습이 발생해야 합니다¹. 혈관 내피를 관통하여 혈류로 진입하기 전에, 암세포는 ECM 단백질 성분을 분해하여 국소 조직을 침습하고, 궁극적으로 기저막을 통과해야 합니다². 일단 혈류에 진입하면, 이러한 세포들은 이차 부위에 전이성 콜로니를 형성할 수 있습니다.

종양 전이는 암세포의 부착, 세포 이동, 그리고 인접 조직 및 혈관으로의 침윤이 수반되는 다단계 과정입니다.

그림 1.종양 전이는 암세포의 부착, 세포 이동, 그리고 인접 조직 및 혈관으로의 침투가 수반되는 다단계 과정입니다.

보이든 챔버 분석법

가장 널리 인정받는 세포 이동 기법은 보이든 챔버 분석법³이다. 고전적인 트랜스웰(Transwell) 이동 분석 시스템은 한쪽 끝이 다공성 막으로 밀봉된 중공 플라스틱 챔버를 사용한다. 이 챔버는 배지 및/또는 화학유인물질이 들어 있을 수 있는 더 큰 웰 위에 매달려 있다. 세포를 챔버 내부에 넣으면 세포가 기공을 통해 막의 반대편으로 이동하게 된다. 그런 다음 이동한 세포를 염색하여 계수한다.

보이든 챔버 분석법

그림 2.보이든 챔버 분석법. 세포를 반투과성 막 세포 배양 인서트에 접종된 세포 단층 또는 ECM 단백질 혼합물을 통해 이동하도록 하며, 막 아래에는 화학유인물질이 첨가되어 있다. 이후 칼세인-AM(Calcein-AM)이나 CyQUANT GR 염료와 같은 DNA 염료로 세포를 염색하여 이동한 세포의 수를 정량할 수 있다.

세포 이동 및 침윤 분석 키트

밀리포어(Millipore)의 QCM™ 세포 이동 및 침투 분석 키트는 약리학적 제제의 스크리닝, 인테그린, 화학유인물질 또는 세포 이동을 담당하는 기타 접착 수용체의 평가를 포함하여, 세포 이동, 접착 및 침투에 영향을 미치는 다양한 요인을 정량적으로 측정할 수 있는 신속하고 효율적인 시스템을 제공합니다. 이 키트는 10년 이상 연구자들에게 일관된 결과를 제공해 왔으며, 4,000편 이상의 학술 논문에 인용되었습니다.

세포 이동 분석법: 화학 농도 구배(화학유인) 또는 ECM 단백질 구배(접착유인)를 향한 체외 세포 이동을 편리하고 민감하게 정량화할 수 있습니다.

세포 침투 분석: 기저막 ECM 단백질이나 내피 세포와 같은 세포층을 통한 체외 세포 침투를 편리하고 민감하게 정량화할 수 있습니다.

세포에 적합한 기공 크기를 선택하는 방법:

  • 3 μm 기공 크기는 백혈구 또는 림프구 이동에 적합합니다.
  • 5 µm 기공 크기는 일부 섬유아세포나 NIH-3T3 및 MDA-MAB 231 세포와 같은 암세포에 적합합니다. 또한 단핵구 및 대식세포에도 적합합니다.
  • 8 μm 기공 크기는 대부분의 세포 유형에 적합합니다. 이 기공 크기는 대부분의 상피세포 및 섬유아세포의 최적의 이동을 지원합니다. 참고 - 8 μm 기공 크기는 림프구 이동 실험에는 적합하지 않습니다.

세포 이동 분석

 세포 침투 분석법

미세유체 이동 장치

Millicell® µ-Migration 분석 키트는 기존의 멀티웰 이동 분석법의 한계를 극복합니다. µ-Migration 슬라이드의 혁신적인 설계는 일관되게 선형적이며 48시간 이상 지속되는 안정적인 확산에 의한 농도 구배를 형성합니다. 유리와 유사한 높은 광학적 특성을 지닌 플라스틱으로 제작된 µ-Migration 슬라이드는 비디오 현미경 분석을 위해 특별히 설계되었습니다. 특정 시간 간격으로 관찰 영역의 이미지를 획득할 수 있어, 세포 이동을 실시간으로 모니터링하고 정량적으로 측정할 수 있습니다.

HT1080 세포의 생세포 이동

그림 3.HT1080 세포의 생세포 이동. 콜라겐으로 코팅된 표면에서 HT1080 세포의 이동 성향에 대한 혈청 농도(0% 또는 10%)의 영향. 결과에 따르면, 대다수의 세포가 10% FCS 구배(검은색) 방향으로 이동하는 것으로 나타났다.

체외 스크래치 분석법

스크래치 분석법은 세포 이동을 연구하는 데 널리 사용되는 방법입니다⁴. 그러나 이 기법을 대규모로 적용하는 데는 어려움이 있어, 상처 치유를 매개하는 분자적 현상에 대한 생화학적 분석이 쉽지 않았습니다. Cell Comb™ 스크래치 분석법은 더 높은 처리량으로 여러 개의 스크래치 상처를 생성할 수 있는 간편한 도구에 대한 필요성을 해결해 줍니다.

Nature에 게재된 당사의 응용 노트를 읽어보세요

체외 스크래치 분석법
CellComb 스크래치 분석법을 이용하여, NIH3T3 세포 단층에 한 방향(왼쪽) 또는 두 방향(오른쪽) 패턴으로 긁힘/상처를 입혔다.

그림 4.CellComb 스크래치 분석법을 사용하여, NIH3T3 세포의 단층 배양층에 한 방향(왼쪽) 또는 두 방향(오른쪽) 패턴으로 스크래치/상처를 냈습니다. 시간이 지남에 따라 이동하는 세포들이 스크래치 부위를 채워나가며, 이를 간단한 세포 계수를 통해 정량화할 수 있습니다. 또한 스크래치 이동 분석법을 통해 이동 중인 세포에 대한 생세포 이미징도 가능합니다.

ECM 단백질

세포외 기질(ECM) 단백질은 세포 내에서 생성된 후 주변 세포 배양액으로 분비되며, 세포 접착, 분화, 증식, 이동, 침습 및 생존을 포함한 다양한 세포 기능을 능동적으로 조절합니다. 체외 배양에서 ECM의 주요 용도는 세포 접착을 촉진하는 동시에 세포 생존력을 유지하고, 후속 세포 기반 응용을 위해 세포 증식을 극대화하는 것입니다.

참고 문헌

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