Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Cancer Research

Ortopisk transplantation av brösttumörer som prekliniska modeller för bröstcancer

Published: May 18, 2020 doi: 10.3791/61173
* These authors contributed equally

Summary

Patientbaserade xenograftmodeller (PDX) och transplanterbara genetiskt konstruerade musmodeller rekapitulerar troget mänsklig sjukdom och är föredragna modeller för grundläggande och translationell bröstcancerforskning. Här beskrivs en metod för att ortopiskt transplantera brösttumörfragment i bröstfettdynan för att studera tumörbiologi och utvärdera läkemedelssvar.

Abstract

Prekliniska modeller som troget rekapitulerar tumör heterogenitet och terapeutiska svar är avgörande för translationell bröstcancer forskning. Odödliga cellinjer är lätta att odla och genetiskt modifiera för att studera molekylära mekanismer, men det selektiva trycket från cellkulturen leder ofta till genetiska och epigenetiska förändringar över tid. Patient-härledda xenograft (PDX) modeller rekapitulerar troget heterogenitet och drog svar av mänskliga bröst tumörer. PDX modeller uppvisar en relativt kort latens efter ortopic transplantation som underlättar undersökningen av bröst tumör biologi och drog svar. De transplantationsbara genetiskt konstruerade musmodellerna möjliggör studier av brösttumörimmunitet. Det nuvarande protokollet beskriver metoden att ortopiskt transplantera bröst tumör fragment i bröst fett pad följt av läkemedelsbehandlingar. Dessa prekliniska modeller ger värdefulla metoder för att undersöka brösttumörbiologi, läkemedelsrespons, biomarkörupptäckt och mekanismer för läkemedelsresistens.

Introduction

De flesta bröstcancerdödsfall kan tillskrivas återkommande sjukdom som är resistent mot konventionella terapier1,2. Bröstcancers inter- och intratumör heterogenitet bidrar till terapiresistens. Dessutom kan tumör heterogenitet inaktivera på korrekt prognos och utmana sjukdomshantering3,4. Identifiering av prediktiva biomarkörer för svar kommer att avsevärt förbättra kliniska resultat för patienter med bröstcancer. Även om de flesta bröstcancertyper är immunologiskt "kalla" tumörer som sannolikt inte svarar på immunterapi, har immunkontrollhämmare visat lovande resultat i kliniska prövningar2,5. Till exempel visade en fas III-studie förbättrad sjukdomsfri överlevnad (DFS) och preliminära bevis för att atezolizumab (monoklonal antikropp mot PD-L1) i kombination med nab-paklitaxel kan ge en övergripande överlevnadsfördel jämfört med enbart nab-paklitaxel i tumörer med ≥1% PD-L1färgning 6. Utveckling av terapier som sensibiliserar brösttumörer till immunterapi kommer att revolutionera behandlingsregimer.

Prekliniska modeller som troget rekapitulerar människans bröstcancer heterogenitet och läkemedelsrespons är avgörande för att studera tumörbiologi och identifiera potentiella biomarkörer för riktad terapi. Odödliga cellinjer används ofta för bröstcancerforskning eftersom dessa cellinjer är lätta att växa och genetiskt modifiera för att studera molekylära mekanismer. På grund av det selektiva trycket från långsiktig cellkultur in vitro kan genetisk drift uppstå över tid och bröstcancer cellinjer kan bära cellinjespecifika genomiska förändringar som skiljer sig från avvikelser i primära brösttumörer7,8,9.

Patient-härledda xenograft (PDX) tumör bitar kan rekapitulera heterogeniteten hos mänskliga sjukdomar, och är histologiskt och immunohistochemically liknar tumör av ursprung10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29. Viktigt är pdx modeller fenotypiskt stabila över flera transplantationer som framgår av histologi, transkriptom, proteome och genomisk analys10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29. PDX-modeller visar behandlingssvar som är jämförbara med desom observerats kliniskt 10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29. PDX-modeller för östrogenreceptorpositiv (ER+), progesteronreceptorpositiva (PR+), epidermal tillväxtfaktor 2 positiv (ERBB2+, HER2+) och trippelnegativ bröstcancer (TNBC) PDX-modeller har etablerats och ger en utmärkt plattform för att testa endokrina- , kemo- och riktade terapier. En huvudreaktion av PDX-modeller för närvarande är dock bristen på ett funktionellt immunsystem i musen.

De genetiskt konstruerade musmodellerna (GEMM), såsom Trp53 homozygous null, cMyc, Wnt1, PyMT eller Her2 overexpression modeller, tillåter studier av spontan tumörinitiering, progression och metastasering i samband med ett intakt immunsystem. Tumör latensen är dock lång, vilket gör det svårt att genomföra prekliniska prövningar med flera armar30,31. Gemm kan dock transplanteras till syngenetiska värdar för att generera tillräckligt många tumörer som nära rekapitulerar mänskligatumörer 32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45, 46,47,48,49,50,51,52,53,54,55. Till exempel transplanterades bröstepiteelet från en p53-null BALB/ c-mus i de rensade fettkuddarna hos syngeneiska vilda mottagarmöss för att bilda primära tumörer, som kan transplanteras ytterligare till syngenetiskavärdar 56,57. P53-null tumörer recapitulated olika subtyper av mänskliga tumörer.

Kombinationen av PDX-modeller och transplanterbara GEMM ger värdefulla prekliniska verktyg för att undersöka brösttumörbiologi, läkemedelsrespons och antitumörimmunitet. I det nuvarande protokollet beskrivs en metod för ortopisk transplantation av PDX och GEMM tumör fragment i mus bröst fett pad. Dessa modeller är mottagliga för seriella passager och behåller vanligtvis en stabil fenotyp. För att minska risken för genetisk drift eller förlust av heterogenitet över passager över tid, är flera vävnadsfragment kryopreserverade vid varje passage för efterföljande transplantation i händelse av att biologiska eller morfologiska förändringar observeras övertiden 29,58.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla protokoll som använder djur har granskats och godkänts av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Tumörfragmenten, cirka 1−2 mm3 i storlek, kommer från livskraftigt frysta lager som erhållits från patient-härledda Xenograft och Advanced In Vivo Models Core vid Baylor College of Medicine.

1. Förberedelse av kryopreserverade brösttumörfragment för transplantation

  1. Överför kryovialen med tumörfragment från flytande kväve till ett 37 °C vattenbad.
  2. Agitera kryovialen med en tillfällig mild snärt under upptining.
  3. När vävnaden har tinats, ta kryovialen ur vattenbadet och blanda genom mild inversion.
  4. Torka av utsidan av kryovialen och spraya med 70% etanol. Överför den till en biosäkerhetshuv.
  5. Överför de tinade tumörvävnaderna till ett 15 ml koniskt rör fyllt med 10 ml kallt Dulbeccos modifierade Eagle medium (DMEM). Blanda väl genom att vända röret. Låt vävnadsfragmenten sätta sig till botten av röret.
  6. Aspirera supernatanten och återanvänd i 10 ml kall DMEM. Blanda väl genom att vända röret. Låt vävnadsfragmenten sätta sig till botten av röret.
  7. Aspirera supernatanten och återanvänd i 10 ml kall DMEM. Lägg röret på is.
    OBS: Vävnaden är klar för transplantation.

2. Insamling och beredning av färsk brösttumör för transplantation

  1. Avliva brösttumörbärande musen.
    OBS: PDX-värd kan vara SCID/Beige, NSG eller NRG honmöss medan hona Balb/c möss i åldern 3−5 veckor används i den aktuella studien.
  2. Spraya tumörregionen i den avlivade musen med 70% etanol.
    OBS: Försök att undvika hår med tumörprovet som kan orsaka kontaminering av tumörfragment för kryostorage eller transplantation.
  3. Med tandade tångar för att nypa och lyfta upp huden som omger tumören, använd sax för att göra ett kort snitt.
  4. Separera tumören från huden med saxen för att dissekera hela tumören från värdmusen. Trimma av eventuell återstående musfettdynavävnad från tumörens yttre yta. Placera tumören i ett 15 ml koniskt rör fyllt med 5 ml kall DMEM.
    OBS: Använd tumörer med en maximal storlek på 1 cm diameter eftersom större tumörer sannolikt kommer att innehålla nekrotiska kärnor.
  5. I en biosäkerhetshuv, överför den dissekerade tumören till en steril 10 cm Petri-skål som innehåller tillräckligt med DMEM för att förhindra torkning.
  6. Skär tumören i 1 mm3 fragment med skalpell eller blad under aseptiska förhållanden.
    OBS: Skalpellen eller bladet ska exponeras under UV i biosäkerhetshuven i minst 20 minuter före användning.
  7. Överför tumör fragment till en 15 mL koniska rör fylld med kall DMEM. Lägg röret på is.
    OBS: Vävnaden är klar för transplantation. De dissekerade tumörfragmenten från steg 2.4 kan vara, 1) snäpp frysta i flytande kväve för protein- och RNA/DNA-extraktion, 2) fixerad med 4% paraformaldehyd (PFA) eller 10% neutral buffrad formalin (NBF) för hematoxylin och eosin (H&E) och immunohistokemi (IHC) analys, eller 3) kryopreserverade i 1,25 ml frysmedel (10% dimetylsulfoxid [DMSO], 40% DMEM och 50% fetala nötkreatur serum [FBS]) genom långsam frysning i en -80 °C frys över natten och sedan överföra till flytande kväve för långtidslagring.

3. Förbered djuret för operation

  1. För hantering av djursmärta, subkutant injicera buprenorfin ihållande frisättning 60 min före operationen med en dos på 1 mg/kg eller följ institutionens guide för 72 h smärtstillande täckning.
  2. Ställ in operationssviten enligt institutionella riktlinjer för aseptiska operationer.
  3. Söv en 4 veckor gammal hona i en induktionskammare i isofluranbedövningsmaskinen med en hastighet av ~ 11,25 mL / h. Överför musen till procedurområdet, på den sterila (silikongummi) operationsbrädan, där den kommer att få anestesi genom en liten ansiktsmask. Sätt musen på ryggen och tejpa benen ner i sina naturliga positioner.
    OBS: SCID/Beige, NSG eller NRG används för PDX och Balb/c används för GEMM-transplantationsmodeller.
  4. Applicera oftalmisk salva på ögonen för att förhindra torrhet.
  5. Bekräfta lämplig sederingsnivå genom att nypa i t.ex.
    OBS: Inget svar/rörelse från djuret indikerar att djuret är tillräckligt bedövat och redo för operation.
  6. Raka musen på underlivet, särskilt regionen runt den fjärde bröstvårtan där operationen kommer att äga rum.
  7. Använd en cirkulär rörelse och börja i mitten av operationsplatsen, arbeta mot ytterkanterna med povidone-jod kirurgisk skrubb, följt av avlägsnande av povidone-jod med en 70% isopropyl etanol pad. Upprepa ytterligare två gånger.

4. Transplantation av tumörfragment till den fjärde (ljumsken) bröstfettdynan

  1. Använd ett sterilt kirurgiskt draperi för att täcka djurets kropp utom snittstället.
    OBS: Bekräfta lämplig sederingsnivå genom att nypa i t:et innan du gör snittet.
  2. Använd tandade tångar nypa och lyft upp huden vid #4 bröstvårtan.
  3. Med den trubbiga sidan nedåt, använd sax för att göra ett kort (ca 1 cm), parasagittal snitt, från #4 bröstvårtan mot huvudet.
  4. Använd en bomullsspetsad applikator, separera huden från peritoneumet på den mediala sidan av snittet.
  5. Medan du håller i snittets laterala sida skalar du försiktigt den fjärde bröstfettdynan från huden med samma bomullspinne.
  6. När fettdynan är separerad, fäst huden med en 27 G nål nära djurets kropp.
  7. Om det är experimentellt nödvändigt att rensa fettdynan i endogen mus mammary epitel utför följande steg.
    1. Använd de räfflandade tångarna, förläng försiktigt fettdynan bort från kroppen och lokalisera den inguinala lymfkörteln, som ligger under skärningspunkterna för de större kärlen i körteln (nära där tången kommer att hålla körteln).
    2. Försiktigt cauterize kärlen mediala till lymfkörteln och fettet som förenar fjärde och femte fettkuddarna som bildar ett triangulärt område.
      OBS: Stäng tillfälligt av syrekällan för det här steget.
    3. Använd mikrodesekerande sax, skär varje cauterized kärl en i taget (för att säkerställa att det inte finns någon blödning efter varje snitt) tills den del av fettdynan som innehåller lymfkörteln avlägsnas.
    4. Kassera den "rensade" fettdynans vävnad.
  8. Håll den fjärde bröstfettdynan med trubbiga separationstångar. Med den andra handen, sätt in den slutna spetsen av de vinklade fina tångarna i mitten av fettdynan ovanför det återstående kärlet och nära peritoneumets vägg. Öppna långsamt tången för att göra en liten ficka. Ta bort de vinklade fina tångarna från fettdynan.
  9. Använd de vinklade fina tångarna, ta en bit tumörfragment och sätt in det i fickan.
  10. Öppna långsamt tångspetsarna för att frigöra tumörfragmentet i fettdynans ficka.
  11. Dra försiktigt tillbaka de vinklade fina tångarna.
    OBS: Titta på fickan för att bekräfta att tumörfragmentet förblir i fickan på bröstfettdynan när tången dras tillbaka. Tumörer kan implanteras i båda kontralaterala fettkuddar när överskott av tumörvävnad behövs för experiment eller bank. Djur med dubbelsidiga transplantationer rekommenderas inte för behandlingsstudier på grund av kända interaktioner mellan kontralaterala tumörer. Alternativt kan en trocar-enhet användas för implantationsprocessen.
  12. Börja från snittets botten, samla huden på varje sida med hjälp av kloen och räfflorade tångar. För ihop de två sidorna och lyft något för att förbereda huden för sårklämmaapplikation. Ta bort kanterna på snittet med klottångarna och nyp ihop kanterna för att bilda en kontinuerlig yta upptill.
  13. Håll ihop de två sidorna med tandade tångar, använd sårklämman för att placera en sårklämma i mitten av snittet. Vid behov applicera vävnadslim på snittets ändar för att hålla dem stängda och säkrade.
  14. Placera djuret i en ren bur som är på en värmande yta. Övervaka för blödning, tecken på dehiscence och smärta under den postsurgical perioden. Djuret ska vara uppe och röra sig inom några minuter efter uppvaknandet.
  15. Var uppmärksam på djurens snittplats och allmänna hälsa i minst 3 dagar efter operationen. Följ institutionella riktlinjer för smärtlindring.
  16. Rengör operationsverktygen i 10 s i en glaspärlor sterilisator innan du fortsätter med nästa transplantation. Vänta tills verktygen har svalnat innan du använder dem.
  17. Upprepa steg 4.1−4.15 tills alla möss transplanteras.
    OBS: Östrogen tillskott krävs för ER+ tumörer, som kan levereras genom vatten eller långsam frisättning pellets59.

5. Övervakning av tumörtillväxt som svar på läkemedelsbehandling

OBS: Påtagliga tumörer av etablerade transplantationsbara PDX och p53-null tumörer tar mellan 2 veckor och 8 veckor att utveckla efter kirurgi, beroende på inneboende tumör tillväxthastigheter.

  1. Mät tumörer i två dimensioner med kalibrar två gånger i veckan. Beräkna volymen med hjälp av formeln:
    Tumörvolym (mm3) = W2 x L/2
    där W är bredd och L är tumörens längd.
  2. Påbörja läkemedelsbehandling när tumörvolymen når 150−300 mm3.
    OBS: Beroende på läkemedels egenskap kan oral sondmatning eller intraperitoneal injektion användas för att leverera drogerna.
  3. Samla tumörprover och utförIHC-färgning 60,protein och RNA/ DNA-isolering och immun fenotypning61 för olika ändamål. Samla blod och utför immun fenotypning eller använd det för farmakokinetiska/farmakodynamiska studier.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 visar utrustningen (figur 1A) och viktiga förfaranden (figur 1B) för ortopisk transplantation. Figur 2 visar karakterisering av en transplanterad PDX-tumör (MC1). Tumör fragment (1 mm3)av MC1 modell transplanterades till #4 fett pad av SCID/Beige möss. En månad senare nådde den genomsnittliga tumörstorleken cirka 350 mm3. Tumör volym övervakades två gånger i veckan i en månad. Normalt får vi påtagliga tumörer för olika PDX eller GEMM i cirka 2 veckor till 8 veckor med 1 mm3 tumör fragment transplanterade (Figur 2A). Tumörprover kan samlas in för morfologi och signalanalys (figur 2B−D). H&E-färgning utfördes för att analysera patologin (figur 2B). IHC användes för att övervaka markörer för specifik cell härstamning (keratin 19 (K19), epitelcell, figur 2C),cellstatus (Ki67, spridning, figur 2D)eller signaleringsmolekyl av intresse.

Figure 1
Bild 1: Schematiskt visar kirurgitekniken. A)Kirurgisk utrustning som krävs för ortopisk transplantation. B)Representativ bild som visar exponeringen av bröstfett pad för tumör bålen transplantation. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 2
Figur 2: Karakterisering av de transplanterade tumörerna. (A) Representativ kinetik av tumör tillväxt mätt med en bromsok. Tumörvolym (mm3) = W2 x L/2 (W = bredd och L = längd). (B) H&E färgning visar patologi av MC1 PDX. IHC visar epitelial markör keratin 19 (C) och spridning tillverkare Ki67 (D) i MC1 PDX. Skala stång = 20 μm, förstoring = 40x. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

För att minska variationerna i tumörtillväxt mellan djur är det viktigt att skära tumörvävnaden i 1 mm3 fragment för transplantation. Modeller som växer mjukvävnad är svårare att arbeta med och tumörfragmenten måste skäras något större (1−2 mm3). När du placerar vävnaden i bröstfettdynan bör du se till att inte dela vävnaden i flera bitar eftersom detta resulterar i flera små tumörer eller märkligt formade tumörer.

Dessutom använd färsk tumör för transplantation av djur som kommer att användas för läkemedelsbehandlingsstudier. Implantering av vävnad från kryopreservation kommer att ge en mer variabel take rate och något långsammare tillväxtkinetik. När tumörer växer från det kryopreserverade materialet kommer den andra transplantationsgenerationen att ge den typiska take rate och tillväxtkinetik för den modellen. Dessutom, försök att använda tumörer med ingen eller mild nekros för transplantation. För de flesta modeller kommer detta att vara ett storleksområde på 400−600 mm3. Om en uppenbar nekrotisk kärna observeras, använd vävnad från tumörens yttre lager för transplantation och använd inte de nekrotiska områdena. Det är viktigt att hålla tumörvävnaden på is och skydda mot torkning.

För att minska variationen bland tumör bitar från GEMM som kan ha härletts från periferin eller tumör kärnan med olika mikromiljö, är en alternativ metod att förbereda en primär cell suspension och transplantera cirka 5,000−30,000 celler beroende på tumör modell i bröst fett pad. Den begränsade kollagenasrötningen utförs med 1 mg/ml typ I-kollagenas i DMEM/F12 utan tillsatser i 2 timmar vid 37 °C roterande vid 125 varv/min. Bröst tumör celler kan berikas av 3 korta centrifugering steg. Kort, överför cellfjädringen till ett 15 ml koniskt rör och centrifugering vid 450 x g för 7 s. Aspirera supernatanten och återanvänd pelleten i 10 ml 1x Dulbeccos fosfatbuffrade saltlösning (DPBS). Upprepa pulscentrifugeringen i ytterligare två gånger. Detta hjälper till att randomisera skillnader mellan segment.

Transplantation av normala bröst epitel kommer inte att regenerera ett morfologiskt normala och funktionella duktal träd i närvaro av endogena mus epitel. Det är nödvändigt att ta bort det endogena musepitetelet (clearing) för att den normala epiteltransplantationen ska växa62. Neoplastisk vävnad kan dock växa även i närvaro av intakt endogen mus epitel. Men detta betyder inte nödvändigtvis att det inte finns några sådana hämmande signaler. Bröst fett pad clearing är nödvändigt för vissa experimentella protokoll att förbjuda interaktionen mellan endogen mus bröst epitel med det instärmade materialet. Dessutom kan det endogena epitel komplicera vissa nedströms analys såsom genom, transkriptom och proteome analys.

PDX-modellen och transplantationsbara GEMM kan troget rekapitulera heterogeniteten hos kliniska subtyper och svaret på läkemedelsbehandling av mänsklig bröstcancer. Viktigt är att dessa modeller är lätta att transplantera och upprätthålla en stabil fenotyp under ett begränsat antal seriella passager. Tumörtillväxt kan lätt mätas med bromsok. En varning i PDX-modellen och transplanterbara GEMM är att dessa modeller inte rekapitulerar tidiga steg av tumörinitiering. PDX-modeller saknar också interaktionen mellan tumören och ett funktionellt immunsystem. Dessa prekliniska modeller ger ett värdefullt system för att studera bröstcancerbiologi och utvärdera läkemedelsrespons. Att kombinera läkemedelsrespons med genomisk och proteomisk information för varje tumörmodell kommer att underlätta identifieringen av biomarkörer för mekanismer för svarsförutsägelse och behandlingsresistens. Dessa typer av data kan leda till nya riktade terapier som kan användas ensamt och i kombination med kemoterapi eller immunterapi för att förbättra patientens resultat.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

MTL är grundare av en begränsad partner i StemMed, Ltd. och grundare och chef i StemMed Holdings, dess allmänna partner. MTL är grundare av och aktieägare i Tvardi Therapeutics, Inc. LED är en kompenserad anställd på StemMed, Ltd.

Acknowledgments

Detta arbete stöddes av National Institutes of Health (R37CA228304 och R01HL146642 till Xi Chen, CA148761 till Jeffrey M. Rosen), USA: s försvarsdepartement (W81XWH-19-1-0524 till Xi Chen, W81XWH-19-1-0035 till Xiangdong Lv), American Cancer Society (RSG-18-181-01-TBE till Xi Chen) och Cancer Prevention and Research Institute of Texas (RR150009 CPRIT Scholar in Cancer Research Award till Xi Chen), Patient-Härledda Xenograft och Advanced In Vivo Models Core vid Baylor College of Medicine (finansiering från RP170691 CPRIT Core Facility Award och NCI-CA125123 P30 Cancer Center Support Grant).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1 mg/mL Buprenorphine-SR ZooPharm (via BCM veterinarians) Sterile
26G syringe BD 148232E Sterile
Betadine Scrub Fisher 19-027132
Cotton Swabs VWR International Laboratory 89031-272 Sterile
DMEM Fisher MT 10-013-CM Sterile
Electric shaver Oster 78005-050
Glass beads sterilizer (Germinator) Roboz Surgical Store DS-401
Lubricant ophthalmic ointment Akorn Animal Health 17478-062-35
Micro Dissecting Forceps; Serrated, Angular (regular forceps) Roboz Surgical Store RS-5139 Sterile
Micro Dissecting Spring Scissors (fat pad cutter) Roboz Surgical Store RS-5658BT Sterile
Micro Forceps (tissue placing forceps) Roboz Surgical Store RS-5069 Sterile
Petri Dish Fisher 08-757- 100D Sterile
Sterile drape Sai Infusion Technology PSS-SD1 Sterile
Surgery scissors Roboz Surgical Store RS-5960 Sterile
Tissue Forceps (claw forceps) Roboz Surgical Store RS-5158 Sterile
Wound clip applier BD Autoclip Wound System 01-804 Sterile
Wound clip remover BD Autoclip Wound System 01-804-15 Sterile
Wound clips BD Autoclip Wound System 01-804-5 Sterile

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Waks, A. G., Winer, E. P. Breast Cancer Treatment: A Review. JAMA. 321 (3), 288-300 (2019).
  2. Harbeck, N., et al. Breast cancer. Nature Reviews Disease Primers. 5 (1), 66 (2019).
  3. Harbeck, N., Salem, M., Nitz, U., Gluz, O., Liedtke, C. Personalized treatment of early-stage breast cancer: present concepts and future directions. Cancer Treatment Reviews. 36 (8), 584-594 (2010).
  4. Zardavas, D., Irrthum, A., Swanton, C., Piccart, M. Clinical management of breast cancer heterogeneity. Nature Reviews Clinical Oncology. 12 (7), 381 (2015).
  5. Esteva, F. J., Hubbard-Lucey, V. M., Tang, J., Pusztai, L. Immunotherapy and targeted therapy combinations in metastatic breast cancer. The Lancet Oncology. 20 (3), e175-e186 (2019).
  6. Schmid, P., et al. Atezolizumab and nab-paclitaxel in advanced triple-negative breast cancer. New England Journal of Medicine. 379 (22), 2108-2121 (2018).
  7. Tsuji, K., et al. Breast cancer cell lines carry cell line-specific genomic alterations that are distinct from aberrations in breast cancer tissues: comparison of the CGH profiles between cancer cell lines and primary cancer tissues. BMC Cancer. 10 (1), 15 (2010).
  8. Neve, R. M., et al. A collection of breast cancer cell lines for the study of functionally distinct cancer subtypes. Cancer Cell. 10 (6), 515-527 (2006).
  9. Clarke, R. Human breast cancer cell line xenografts as models of breast cancer-the immunobiologies of recipient mice and the characteristics of several tumorigenic cell lines. Breast Cancer Research and Treatment. 39 (1), 69-86 (1996).
  10. DeRose, Y. S., et al. Tumor grafts derived from women with breast cancer authentically reflect tumor pathology, growth, metastasis and disease outcomes. Nature Medicine. 17 (11), 1514 (2011).
  11. Kuperwasser, C., et al. Reconstruction of functionally normal and malignant human breast tissues in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America of the United States of America. 101 (14), 4966-4971 (2004).
  12. Vaillant, F., et al. Targeting BCL-2 with the BH3 mimetic ABT-199 in estrogen receptor-positive breast cancer. Cancer Cell. 24 (1), 120-129 (2013).
  13. Li, S., et al. Endocrine-therapy-resistant ESR1 variants revealed by genomic characterization of breast-cancer-derived xenografts. Cell Reports. 4 (6), 1116-1130 (2013).
  14. DeRose, Y. S., et al. Patient-derived models of human breast cancer: protocols for in vitro and in vivo applications in tumor biology and translational medicine. Current Protocols in Pharmacology. 60 (1), 14.23.11-14.23.43 (2013).
  15. Al-Hajj, M., Wicha, M. S., Benito-Hernandez, A., Morrison, S. J., Clarke, M. F. Prospective identification of tumorigenic breast cancer cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (7), 3983-3988 (2003).
  16. Marangoni, E., et al. A new model of patient tumor-derived breast cancer xenografts for preclinical assays. Clinical Cancer Research. 13 (13), 3989-3998 (2007).
  17. Zhang, H., et al. Patient-derived xenografts of triple-negative breast cancer reproduce molecular features of patient tumors and respond to mTOR inhibition. Breast Cancer Research. 16 (2), R36 (2014).
  18. Shultz, L. D., Ishikawa, F., Greiner, D. L. Humanized mice in translational biomedical research. Nature Reviews Immunology. 7 (2), 118 (2007).
  19. Sheffield, L. G., Welsch, C. W. Transplantation of human breast epithelia to mammary-gland-free fat-pads of athymic nude mice: Influence of mammotrophic hormones on growth of breast epithelia. International Journal of Cancer. 41 (5), 713-719 (1988).
  20. Sebesteny, A., et al. Primary human breast carcinomas transplantable in the nude mouse. Journal of the National Cancer Institute. 63 (6), 1331-1337 (1979).
  21. Sakakibara, T., et al. Growth and metastasis of surgical specimens of human breast carcinomas in SCID mice. The Cancer Journal from Scientific American. 2 (5), 291-300 (1996).
  22. Rae-Venter, B., Reid, L. M. Growth of human breast carcinomas in nude mice and subsequent establishment in tissue culture. Cancer Research. 40 (1), 95-100 (1980).
  23. Outzen, H., Custer, R. Brief communication: Growth of human normal and neoplastic mammary tissues in the cleared mammary fat pad of the nude mouse. Journal of the National Cancer Institute. 55 (6), 1461-1466 (1975).
  24. Noël, A., et al. Heterotransplantation of primary and established human tumour cells in nude mice. Anticancer Research. 15 (1), 1-7 (1995).
  25. Naundorf, H., Fichtner, I., Büttner, B., Frege, J. Establishment and characterization of a new human oestradiol-and progesterone-receptor-positive mammary carcinoma serially transplantable in nude mice. Journal of Cancer Research and Clinical Oncology. 119 (1), 35-40 (1992).
  26. Murthy, M. S., Scanlon, E. F., Jelachich, M. L., Klipstein, S., Goldschmidt, R. A. Growth and metastasis of human breast cancers in athymic nude mice. Clinical and Experimental Metastasis. 13 (1), 3-15 (1995).
  27. Fichtner, I., Becker, M., Zeisig, R., Sommer, A. In vivo models for endocrine-dependent breast carcinomas: special considerations of clinical relevance. European Journal of Cancer. 40 (6), 845-851 (2004).
  28. Ding, L., et al. Genome remodelling in a basal-like breast cancer metastasis and xenograft. Nature. 464 (7291), 999 (2010).
  29. Zhang, X., et al. A renewable tissue resource of phenotypically stable, biologically and ethnically diverse, patient-derived human breast cancer xenograft models. Cancer Research. 73 (15), 4885-4897 (2013).
  30. Borowsky, A. D. Choosing a mouse model: experimental biology in context-the utility and limitations of mouse models of breast cancer. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 3 (9), a009670 (2011).
  31. Caligiuri, I., Rizzolio, F., Boffo, S., Giordano, A., Toffoli, G. Critical choices for modeling breast cancer in transgenic mouse models. Journal of Cellular Physiology. 227 (8), 2988-2991 (2012).
  32. Backlund, M. G., et al. Impact of ionizing radiation and genetic background on mammary tumorigenesis in p53-deficient mice. Cancer Research. 61 (17), 6577-6582 (2001).
  33. Jerry, D., et al. A mammary-specific model demonstrates the role of the p53 tumor suppressor gene in tumor development. Oncogene. 19 (8), 1052-1058 (2000).
  34. Hüsler, M. R., et al. Lactation-induced WAP-SV40 Tag transgene expression in C57BL/6J mice leads to mammary carcinoma. Transgenic Research. 7 (4), 253-263 (1998).
  35. Simin, K., et al. pRb inactivation in mammary cells reveals common mechanisms for tumor initiation and progression in divergent epithelia. PLoS Biology. 2 (2), e22 (2004).
  36. Sandgren, E. P., et al. Inhibition of mammary gland involution is associated with transforming growth factor α but not c-myc-induced tumorigenesis in transgenic mice. Cancer Research. 55 (17), 3915-3927 (1995).
  37. Gallahan, D., et al. Expression of a truncated Int3 gene in developing secretory mammary epithelium specifically retards lobular differentiation resulting in tumorigenesis. Cancer Research. 56 (8), 1775-1785 (1996).
  38. Tsukamoto, A. S., Grosschedl, R., Guzman, R. C., Parslow, T., Varmus, H. E. Expression of the int-1 gene in transgenic mice is associated with mammary gland hyperplasia and adenocarcinomas in male and female mice. Cell. 55 (4), 619-625 (1988).
  39. Guy, C. T., Cardiff, R., Muller, W. J. Induction of mammary tumors by expression of polyomavirus middle T oncogene: a transgenic mouse model for metastatic disease. Molecular and Cellular Biology. 12 (3), 954-961 (1992).
  40. Guy, C. T., et al. Expression of the neu protooncogene in the mammary epithelium of transgenic mice induces metastatic disease. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89 (22), 10578-10582 (1992).
  41. Xu, X., et al. Conditional mutation of Brca1 in mammary epithelial cells results in blunted ductal morphogenesis and tumour formation. Nature Genetics. 22 (1), 37 (1999).
  42. Maroulakou, I. G., Anver, M., Garrett, L., Green, J. E. Prostate and mammary adenocarcinoma in transgenic mice carrying a rat C3 (1) simian virus 40 large tumor antigen fusion gene. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91 (23), 11236-11240 (1994).
  43. Yin, Y., et al. Characterization of medroxyprogesterone and DMBA-induced multilineage mammary tumors by gene expression profiling. Molecular Carcinogenesis. 44 (1), 42-50 (2005).
  44. Cressman, V. L., et al. Mammary tumor formation in p53-and BRCA1-deficient mice. Cell Growth and Differentiation-Publication American Association for Cancer Research. 10 (1), 1-10 (1999).
  45. Li, Z., et al. ETV6-NTRK3 fusion oncogene initiates breast cancer from committed mammary progenitors via activation of AP1 complex. Cancer Cell. 12 (6), 542-558 (2007).
  46. Pond, A. C., et al. Fibroblast growth factor receptor signaling dramatically accelerates tumorigenesis and enhances oncoprotein translation in the mouse mammary tumor virus-Wnt-1 mouse model of breast cancer. Cancer Research. 70 (12), 4868-4879 (2010).
  47. Sinn, E., et al. Coexpression of MMTV/v-Ha-ras and MMTV/c-myc genes in transgenic mice: synergistic action of oncogenes in vivo. Cell. 49 (4), 465-475 (1987).
  48. Muller, W. J., et al. The int-2 gene product acts as an epithelial growth factor in transgenic mice. The EMBO Journal. 9 (3), 907-913 (1990).
  49. Liu, S., et al. Expression of autotaxin and lysophosphatidic acid receptors increases mammary tumorigenesis, invasion, and metastases. Cancer Cell. 15 (6), 539-550 (2009).
  50. Torres-Arzayus, M. I., et al. High tumor incidence and activation of the PI3K/AKT pathway in transgenic mice define AIB1 as an oncogene. Cancer Cell. 6 (3), 263-274 (2004).
  51. Chan, S. R., et al. STAT1-deficient mice spontaneously develop estrogen receptor α-positive luminal mammary carcinomas. Breast Cancer Research. 14 (1), R16 (2012).
  52. Jiang, Z., et al. Rb deletion in mouse mammary progenitors induces luminal-B or basal-like/EMT tumor subtypes depending on p53 status. The Journal of Clinical Investigation. 120 (9), 3296-3309 (2010).
  53. Adams, J. R., et al. Cooperation between Pik3ca and p53 mutations in mouse mammary tumor formation. Cancer Research. 71 (7), 2706-2717 (2011).
  54. Pei, X. H., et al. CDK inhibitor p18INK4c is a downstream target of GATA3 and restrains mammary luminal progenitor cell proliferation and tumorigenesis. Cancer Cell. 15 (5), 389-401 (2009).
  55. Bultman, S., et al. Characterization of mammary tumors from Brg1 heterozygous mice. Oncogene. 27 (4), 460 (2008).
  56. Jerry, D., et al. A mammary-specific model demonstrates the role of the p53 tumor suppressor gene in tumor development. Oncogene. 19 (8), 1052 (2000).
  57. Zhang, M., et al. Identification of tumor-initiating cells in a p53-null mouse model of breast cancer. Cancer Research. 68 (12), 4674-4682 (2008).
  58. Landis, M. D., Lehmann, B. D., Pietenpol, J. A., Chang, J. C. Patient-derived breast tumor xenografts facilitating personalized cancer therapy. Breast Cancer Research. 15 (1), 201 (2013).
  59. Zhang, X., Lewis, M. T. Establishment of Patient-Derived Xenograft (PDX) Models of Human Breast Cancer. Current Protocols in Mouse Biology. 3 (1), 21-29 (2013).
  60. Chi, V., Chandy, K. G. Immunohistochemistry: paraffin sections using the Vectastain ABC kit from vector labs. Journal of Visualized Experiments. (8), e308 (2007).
  61. Zhao, N., et al. Pharmacological targeting of MYC-regulated IRE1/XBP1 pathway suppresses MYC-driven breast cancer. Journal of Clinical Investigation. 128 (4), 1283-1299 (2018).
  62. DeOme, K., Faulkin, L., Bern, H. A., Blair, P. B. Development of mammary tumors from hyperplastic alveolar nodules transplanted into gland-free mammary fat pads of female C3H mice. Cancer Research. 19 (5), 515 (1959).

Tags

Cancerforskning Utgåva 159 bröstcancer preklinisk modell bröstfett pad transplantation tumörbiologi läkemedelsrespons biomarkör
Ortopisk transplantation av brösttumörer som prekliniska modeller för bröstcancer
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lv, X., Dobrolecki, L. E., Ding, Y., More

Lv, X., Dobrolecki, L. E., Ding, Y., Rosen, J. M., Lewis, M. T., Chen, X. Orthotopic Transplantation of Breast Tumors as Preclinical Models for Breast Cancer. J. Vis. Exp. (159), e61173, doi:10.3791/61173 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter