Waiting
Login processing...

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

Cancer Research

Trasplante ortotópico de tumores de mama como modelos preclínicos para el cáncer de mama

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

Summary

Los modelos de xenoinjerto derivado del paciente (PDX) y los modelos de ratón genéticamente modificados trasplantables recapitulan fielmente la enfermedad humana y son modelos preferidos para la investigación básica y traslacional del cáncer de mama. Aquí, se describe un método para trasplantar ortotópicamente fragmentos de tumores de mama en la almohadilla de grasa mamaria para estudiar la biología del tumor y evaluar la respuesta al fármaco.

Abstract

Los modelos preclínicos que recapitulan fielmente la heterogeneidad tumoral y la respuesta terapéutica son críticos para la investigación traslacional del cáncer de mama. Las líneas celulares inmortalizadas son fáciles de cultivar y modificar genéticamente para estudiar los mecanismos moleculares, sin embargo, la presión selectiva del cultivo celular a menudo conduce a alteraciones genéticas y epigenéticas con el tiempo. Los modelos de xenoinjerto derivado de pacientes (PDX) recapitulan fielmente la heterogeneidad y la respuesta farmacológica de los tumores de mama humanos. Los modelos PDX exhiben una latencia relativamente corta después del trasplante ortotópico que facilita la investigación de la biología del tumor de mama y la respuesta a los medicamentos. Los modelos de ratón genéticamente modificados trasplantables permiten el estudio de la inmunidad tumoral de mama. El protocolo actual describe el método para trasplantar ortotópicamente fragmentos de tumores de mama en la almohadilla de grasa mamaria seguido de tratamientos farmacológicos. Estos modelos preclínicos proporcionan enfoques valiosos para investigar la biología del tumor de mama, la respuesta a los medicamentos, el descubrimiento de biomarcadores y los mecanismos de resistencia a los medicamentos.

Introduction

La mayoría de las muertes por cáncer de mama se pueden atribuyer a enfermedades recurrentes que son resistentes a las terapiasconvencionales1,2. La heterogeneidad inter e intratitumoral de los cánceres de mama contribuye a la resistencia a la terapia. Además, la heterogeneidad tumoral puede afectar el pronóstico preciso y desafiar el manejo de la enfermedad3,4. La identificación de biomarcadores predictivos de respuesta mejorará significativamente los resultados clínicos de las pacientes con cáncer de mama. A pesar de que la mayoría de los tipos de cáncer de mama son tumores inmunológicamente "fríos" que probablemente no responden a la inmunoterapia, los inhibidores del punto de control inmunitario han demostrado ser prometedores en ensayos clínicos2,5. Por ejemplo, un ensayo de fase III mostró una mejor supervivencia libre de enfermedad (SSE) y evidencia preliminar de que atezolizumab (anticuerpo monoclonal contra PD-L1) combinado con nab-paclitaxel puede proporcionar un beneficio de supervivencia general en comparación con nab-paclitaxel solo en tumores con tinción de PD-L1 del ≥1%6. El desarrollo de terapias que sensibilizan a los tumores de mama a la inmunoterapia revolucionará los regímenes de tratamiento.

Los modelos preclínicos que recapitulan fielmente la heterogeneidad del cáncer de mama humano y la respuesta farmacológica son fundamentales para estudiar la biología del tumor e identificar posibles biomarcadores para la terapia dirigida. Las líneas celulares inmortalizadas son ampliamente utilizadas para la investigación del cáncer de mama, ya que estas líneas celulares son fáciles de cultivar y modificar genéticamente para estudiar los mecanismos moleculares. Sin embargo, debido a la presión selectiva del cultivo celular a largo plazo in vitro, la deriva genética puede ocurrir con el tiempo y las líneas celulares de cáncer de mama pueden transportar alteraciones genómicas específicas de la línea celular que son distintas de las aberraciones en los tumores primarios de mama7,8,9.

Los fragmentos tumorales de xenoinjerto derivado del paciente (PDX) son capaces de recapitular la heterogeneidad de la enfermedad humana y son histológica e inmunohistoquímicamente similares al tumor de origen10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29. Es importante destacar que los modelos PDX son fenotípicamente estables en múltiples trasplantes, como lo demuestran la histología, el transcriptoma, el proteoma y el análisis genómico10,11,12, 13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29. Los modelos PDX muestran respuestas al tratamiento comparables a las observadas clínicamente10,11, 12,13,14 , 15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29. Se han establecido modelos PDX para receptores de estrógenopositivos(ER +), receptores de progesterona positivos (PR+),factor de crecimiento epidérmico 2 positivo (ERBB2+,HER2+) y cáncer de mama triple negativo (TNBC), y proporcionan una excelente plataforma para probar terapias endocrinas, químicas y dirigidas. Sin embargo, una advertencia principal de los modelos PDX en la actualidad es la falta de un sistema inmunológico funcional en el ratón.

Los modelos de ratón genéticamente modificados (GEMM), como los modelos de sobreexpresión homocigota nula Trp53, cMyc, Wnt1, PyMT o Her2, permiten el estudio de la iniciación espontánea del tumor, la progresión y la metástasis en el contexto de un sistema inmune intacto. Sin embargo, la latencia tumoral es larga, lo que dificulta la realización de ensayos preclínicos con múltiples brazos30,31. Sin embargo, GEMM puede ser trasplantado a huéspedes singénicos para generar un número suficiente de tumores que recapitulan estrechamente los tumores humanos32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45, 46,47,48,49,50,51,52,53,54,55. Por ejemplo, el epitelio mamario de un ratón BALB/c p53-nulo se trasplantó a las almohadillas de grasa despejadas de ratones receptores singénicos de tipo salvaje para formar tumores primarios, que pueden trasplantarse a huéspedes singénicos56,57. Los tumores p53-nulos recapitularon diferentes subtipos de tumores humanos.

La combinación de modelos PDX y GEMM trasplantable proporciona valiosas herramientas preclínicas para investigar la biología del tumor de mama, la respuesta a los medicamentos y la inmunidad antitumoral. En el protocolo actual, se describe un método de trasplante ortotópico de fragmentos tumorales PDX y GEMM en la almohadilla de grasa mamaria de ratón. Estos modelos son susceptibles de pasajes en serie y generalmente conservan un fenotipo estable. Para mitigar el riesgo de deriva genética o pérdida de heterogeneidad a través de pasajes a lo largo del tiempo, se criopreservan múltiples fragmentos de tejido en cada pasaje para su posterior trasplante en el caso de que se observen cambios biológicos o morfológicos a lo largo del tiempo29,58.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Todos los protocolos que utilizan animales han sido revisados y aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC). Los fragmentos tumorales, de alrededor de 1-2 mm3 de tamaño, provienen de material congelado viable obtenido del núcleo de xenoinjerto derivado del paciente y modelos avanzados in vivo en el Baylor College of Medicine.

1. Preparación de fragmentos de tumor mamario criopreservidos para trasplante

  1. Transfiera el criovial con fragmentos tumorales de nitrógeno líquido a un baño de agua de 37 °C.
  2. Agitar el criovial con un movimiento suave ocasional durante la descongelación.
  3. Después de descongelar el tejido, saque el criovial del baño de agua y mezcle mediante una inversión suave.
  4. Secar el exterior del criovial y rociar con etanol al 70%. Transfiéralo a una campana de bioseguridad.
  5. Transfiera los tejidos tumorales descongelados a un tubo cónico de 15 ml lleno de 10 ml de medio Eagle modificado (DMEM) de Dulbecco frío. Mezclar bien invirtiendo el tubo. Permita que los fragmentos de tejido se asienten en la parte inferior del tubo.
  6. Aspirar el sobrenadante y resuspend en 10 mL de DMEM frío. Mezclar bien invirtiendo el tubo. Permita que los fragmentos de tejido se asienten en la parte inferior del tubo.
  7. Aspirar el sobrenadante y resuspend en 10 mL de DMEM frío. Coloque el tubo sobre hielo.
    NOTA: El tejido está listo para el trasplante.

2. Recolección y preparación de tumor mamario fresco para trasplante

  1. Eutanasia al ratón portador de tumor de mama.
    NOTA: El huésped PDX puede ser ratones hembra SCID / Beige, NSG o NRG, mientras que en el estudio actual se utilizan ratones balb / c hembras de 3 a 5 semanas de edad.
  2. Rocíe la región tumoral del ratón sacrificado con etanol al 70%.
    NOTA: Trate de evitar el vello con la muestra del tumor que podría causar la contaminación de los fragmentos tumorales para el criostoraje o el trasplante.
  3. Con pinzas dentados para pellizcar y levantar la piel que rodea el tumor, use tijeras para hacer una incisión corta.
  4. Separe el tumor de la piel con las tijeras para diseccionar todo el tumor del ratón huésped. Recorte cualquier tejido de almohadilla grasa de ratón restante de la superficie externa del tumor. Coloque el tumor en un tubo cónico de 15 ml lleno de 5 ml de DMEM frío.
    NOTA: Use tumores de un tamaño máximo de 1 cm de diámetro, ya que es probable que los tumores más grandes contengan núcleos necróticos.
  5. En una campana de bioseguridad, transfiera el tumor disecado a una placa de Petri estéril de 10 cm que contenga suficiente DMEM para evitar el secado.
  6. Cortar el tumor en fragmentos de 1 mm3 con bisturí o cuchilla en condiciones asépticas.
    NOTA: El bisturí o la cuchilla deben exponerse bajo los rayos UV en la campana de bioseguridad durante al menos 20 minutos antes de su uso.
  7. Transfiera los fragmentos del tumor a un tubo cónico de 15 ml lleno de DMEM frío. Coloque el tubo sobre hielo.
    NOTA: El tejido está listo para el trasplante. Los fragmentos tumorales disecados del paso 2.4 pueden ser, 1) congelados al chasquido en nitrógeno líquido para la extracción de proteínas y ARN / ADN, 2) fijados con paraformaldehído al 4% (PFA) o formalina tamponada neutra al 10% (NBF) para hematoxilina y eosina (H &E) y análisis de inmunohistoquímica (IHC), o 3) criopreservados en medio de congelación de 1,25 ml (10% de dimetilsulfóxido [DMSO], 40% de DMEM y 50% de suero bovino fetal [FBS]) mediante congelación lenta en un congelador de -80 °C durante la noche y luego transferencia a nitrógeno líquido para su almacenamiento a largo plazo.

3. Preparar al animal para la cirugía

  1. Para el manejo del dolor en animales, inyecte por vía subcutánea buprenorfina de liberación sostenida 60 min antes de la cirugía a una dosis de 1 mg / kg o siga la guía de la institución durante 72 h de cobertura analgésica.
  2. Configurar la sala quirúrgica de acuerdo con las pautas institucionales para cirugías asépticas.
  3. Anestesiar a una hembra de 4 semanas de edad en una cámara de inducción de la máquina de anestesia de isoflurano a una velocidad de ~ 11.25 ml / h. Transfiera el ratón al área de procedimiento, a la placa de cirugía estéril (goma de silicona), donde recibirá anestesia a través de una pequeña máscara facial. Coloque el ratón sobre su espalda y pegue las patas con cinta adhesiva en sus posiciones naturales.
    NOTA: SCID/Beige, NSG o NRG se utilizan para PDX y Balb/c se utiliza para los modelos de trasplante GEMM.
  4. Aplique ungüento oftálmico en los ojos para prevenir la sequedad.
  5. Confirme el nivel apropiado de sedación mediante pellizco del dedo del dedo del día.
    NOTA: Ninguna respuesta/movimiento del animal indica que el animal está suficientemente anestesiado y listo para la cirugía.
  6. Afeitar el ratón en la parte inferior del abdomen, especialmente la región alrededor del cuarto pezón donde se llevará a cabo la cirugía.
  7. Usando un movimiento circular y comenzando en el centro del sitio de la cirugía, trabaje hacia los bordes externos con exfoliante quirúrgico de povidona yodo, seguido de la eliminación de povidona yodada con una almohadilla de etanol isopropílico al 70%. Repita dos veces adicionales.

4. Trasplante de fragmentos tumorales en la cuarta almohadilla de grasa mamaria (inguinal)

  1. Use una cortina quirúrgica estéril para cubrir el cuerpo del animal, excepto el sitio de la incisión.
    NOTA: Confirme el nivel apropiado de sedación mediante pellizco del dedo del día antes de realizar la incisión.
  2. Usando pinzas dentados pellizque y levante la piel en el pezón # 4.
  3. Con el lado romo hacia abajo, use tijeras para hacer una incisión parasagital corta (aproximadamente 1 cm), desde el pezón # 4 hacia la cabeza.
  4. Usando un aplicador con punta de algodón, separe la piel del peritoneo en el lado medial de la incisión.
  5. Mientras sostiene el lado lateral de la incisión, despegue suavemente la almohadilla de grasa mamaria # 4 de la piel con el mismo hisopo.
  6. Una vez que la almohadilla de grasa esté separada, fije la piel con una aguja de 27 G cerca del cuerpo del animal.
  7. Si es experimentalmente necesario limpiar la almohadilla de grasa del epitelio mamario endógeno de ratón, realice los siguientes pasos.
    1. Usando los fórceps dentados, extienda suavemente la almohadilla de grasa lejos del cuerpo y ubique el ganglio linfático inguinal, que está debajo de los puntos de intersección de los vasos principales de la glándula (cerca de donde los fórceps sostendrán la glándula).
    2. Cauterice cuidadosamente los vasos mediales al ganglio linfático y la grasa uniéndose a las almohadillas de grasa cuarta y quinta que forman un área triangular.
      NOTA: Apague temporalmente la fuente de oxígeno para este paso.
    3. Usando tijeras de micro disección, corte cada vaso cauterizado de uno en uno (para asegurarse de que no haya sangrado después de cada corte) hasta que se extirpó la sección de la almohadilla de grasa que contiene el ganglio linfático.
    4. Deseche el tejido de la almohadilla de grasa "limpiado".
  8. Sostenga la cuarta almohadilla de grasa mamaria con forrcepciones de separación romas. Con la otra mano, inserte la punta cerrada de los fórceps finos en ángulo en el medio de la almohadilla de grasa por encima del vaso restante y cerca de la pared del peritoneo. Abra lentamente los forrórceps para hacer un pequeño bolsillo. Retire las pórceps finas en ángulo de la almohadilla de grasa.
  9. Usando las pórceps finas en ángulo, tome un pedazo de fragmento de tumor e insértelo en el bolsillo.
  10. Abra lentamente las puntas de los forróceps para liberar el fragmento del tumor en el bolsillo de la almohadilla de grasa.
  11. Retire las pórceps finos en ángulo con cuidado.
    NOTA: Mire el bolsillo para confirmar que el fragmento del tumor permanece en el bolsillo de la almohadilla de grasa mamaria al retirar los pórceps. Los tumores se pueden implantar en ambas almohadillas de grasa contralaterales cuando se necesita un exceso de tejido tumoral para experimentos o bancos. Los animales con trasplantes de doble cara no se recomiendan para los estudios de tratamiento debido a las interacciones conocidas entre los tumores contralaterales. Alternativamente, se puede utilizar un dispositivo trocar para el proceso de implantación.
  12. Comenzando desde la base de la incisión, recoja la piel de cada lado usando la garra y las pórceps dentados. Junte los dos lados y levante ligeramente para preparar la piel para la aplicación del clip de la herida. Descurra los bordes de la incisión con las pinzas de garra y pellizque los bordes para formar una superficie continua en la parte superior.
  13. Sosteniendo los dos lados juntos con las pórceps dentados, use el aplicador de clip de herida para colocar un clip de herida en el centro de la incisión. Si es necesario, aplique adhesivo tisular en los extremos de la incisión para mantenerlos cerrados y asegurados.
  14. Coloque al animal en una jaula limpia que esté en una superficie que se caliente. Controle el sangrado, los signos de dehiscencia y el dolor durante el período postquirúrgico. El animal debe estar despierto y en movimiento en cuestión de minutos después de la cirugía.
  15. Preste mucha atención al sitio de la incisión y a la salud general de los animales durante al menos 3 días después de la cirugía. Siga las pautas institucionales para el manejo del dolor.
  16. Limpie las herramientas quirúrgicas durante 10 s en un esterilizador de cuentas de vidrio antes de continuar con el próximo trasplante. Espere a que las herramientas se enfríen antes de usarlas.
  17. Repita los pasos 4.1-4.15 hasta que todos los ratones sean trasplantados.
    NOTA: Se requiere suplementación con estrógenos para los tumores ER+, que se pueden suministrar a través de agua o gránulos de liberación lenta59.

5. Monitorización del crecimiento tumoral en respuesta al tratamiento farmacológico

NOTA: Los tumores palpables de PDX trasplantables establecidos y tumores p53 nulos tardan entre 2 semanas y 8 semanas en desarrollarse después de la cirugía, dependiendo de las tasas de crecimiento tumoral intrínseco.

  1. Mida los tumores en dos dimensiones usando pinzas dos veces por semana. Calcule el volumen utilizando la fórmula:
    Volumen tumoral (mm3) = W2 x L/2
    donde W es el ancho y L es la longitud del tumor.
  2. Iniciar el tratamiento farmacológico cuando el volumen tumoral alcance los 150−300 mm3.
    NOTA: Dependiendo de la propiedad de los medicamentos, se puede usar sonda oral o inyección intraperitoneal para administrar los medicamentos.
  3. Recolectar muestras tumorales y realizar tinción IHC60,aislamiento de proteínas y ARN/ADN y fenotipado inmune61 para diversos fines. Recolectar sangre y realizar fenotipado inmune o usarlo para estudios farmacocinéticos / farmacodinámicos.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

La Figura 1 muestra el equipo (Figura 1A) y los procedimientos clave ( Figura1B) del trasplante ortotópico. La Figura 2 muestra la caracterización de un tumor PDX trasplantado (MC1). Los fragmentos tumorales (1 mm3) del modelo MC1 se trasplantaron a la almohadilla de grasa # 4 de ratones SCID / Beige. Un mes después, el tamaño medio del tumor alcanzó alrededor de 350 mm3. El volumen tumoral se monitoreó dos veces por semana durante un mes. Normalmente obtenemos tumores palpables para varios PDX o GEMM en alrededor de 2 semanas a 8 semanas con 1 mm3 fragmentos tumorales trasplantados (Figura 2A). Se pueden recolectar muestras tumorales para el análisis de morfología y señalización(Figura 2B−D). Se realizó tinción de H&E para analizar la patología (Figura 2B). IHC se utilizó para monitorear marcadores de linaje celular específico (queratina 19 (K19), célula epitelial, Figura 2C),estado celular (Ki67, proliferación, Figura 2D)o molécula de señalización de interés.

Figure 1
Figura 1: Esquema que muestra la técnica de cirugía. (A) Equipo quirúrgico necesario para el trasplante ortotópico. (B) Imagen representativa que muestra la exposición de la almohadilla de grasa mamaria para el trasplante de tronco tumoral. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Caracterización de los tumores trasplantados. (A) Cinética representativa del crecimiento tumoral medida por un calibrador. Volumen tumoral (mm3) = W2 x L/2 (W = ancho y L = largo). (B) Tinción de H&E que muestra patología de MC1 PDX. IHC que muestra el marcador epitelial queratina 19 (C) y el fabricante de proliferación Ki67 (D) en MC1 PDX. Barra de escala = 20 μm, aumento = 40x. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Para reducir las variaciones en el crecimiento tumoral entre los animales, es fundamental cortar el tejido tumoral en fragmentos de 1 mm3 para el trasplante. Los modelos que crecen tejidos blandos son más difíciles de trabajar y los fragmentos tumorales deben cortarse un poco más grandes (1-2 mm3). Al colocar el tejido en el bolsillo de la almohadilla de grasa mamaria, tenga cuidado de no dividir el tejido en múltiples pedazos, ya que esto dará como resultado múltiples tumores pequeños o tumores de formas extrañas.

Además, use un tumor fresco para trasplantar animales que se utilizará para estudios de tratamiento farmacológico. La implantación de tejido a partir de la criopreservación producirá una tasa de toma más variable y una cinética de crecimiento ligeramente más lenta. Una vez que los tumores crecen a partir del material criopreservado, la segunda generación de trasplante producirá la tasa de toma típica y la cinética de crecimiento para ese modelo. Además, trate de usar tumores sin necrosis o con necrosis leve para el trasplante. Para la mayoría de los modelos, este será un rango de tamaño de 400−600 mm3. Si se observa un núcleo necrótico obvio, use tejido de la capa externa del tumor para el trasplante y no use las áreas necróticas. Es importante mantener el tejido tumoral en hielo y protegerlo del secado.

Para reducir la variabilidad entre los trozos tumorales de GEMM que pueden haberse derivado de la periferia o el núcleo tumoral con diferentes microambientes, un método alternativo es preparar una suspensión de células primarias y trasplantar aproximadamente 5,000-30,000 células dependiendo del modelo de tumor en la almohadilla de grasa mamaria. La digestión limitada de la colagenasa se realiza con 1 mg/ml de colagenasa tipo I en DMEM/F12 sin ningún aditivo durante 2 h a 37 °C girando a 125 rpm. Las células tumorales mamarias se pueden enriquecer mediante 3 pasos cortos de centrifugación. Brevemente, transfiera la suspensión celular a un tubo cónico de 15 ml y centrífuga a 450 x g durante 7 s. Aspire el sobrenadante y resuspante el pellet en 10 ml de solución salina tamponada con fosfato (DPBS) de 1x Dulbecco. Repita la centrifugación por pulso dos veces más. Esto ayudará a aleatorizar las diferencias entre los trozos.

El trasplante de epitelio mamario normal no regenerará un árbol ductal morfológicamente normal y funcional en presencia de epitelio endógeno de ratón. Es necesario extirpar el epitelio endógeno del ratón (aclaramiento) para que el trasplante epitelial normal crezca62. Sin embargo, el tejido neoplásico es capaz de crecer incluso en presencia de epitelio endógeno de ratón intacto. Sin embargo, esto no significa necesariamente que no existan tales señales inhibitorias. La eliminación de la almohadilla de grasa mamaria es necesaria para ciertos protocolos experimentales para prohibir la interacción del epitelio mamario endógeno de ratón con el material injertado. Además, el epitelio endógeno puede complicar algunos análisis posteriores, como el análisis del genoma, el transcriptoma y el proteoma.

El modelo PDX y el GEMM trasplantable pueden recapitular fielmente la heterogeneidad de los subtipos clínicos y la respuesta a la terapia farmacológica del cáncer de mama humano. Es importante destacar que estos modelos son fáciles de trasplantar y mantienen un fenotipo estable durante un número limitado de pasajes en serie. El crecimiento del tumor se puede medir fácilmente con pinzas. Una advertencia del modelo PDX y gemm trasplantable es que estos modelos no recapitulan los primeros pasos de la iniciación del tumor. Además, los modelos PDX carecen de la interacción del tumor con un sistema inmunitario funcional. Estos modelos preclínicos proporcionan un sistema valioso para estudiar la biología del cáncer de mama y evaluar la respuesta a los medicamentos. La combinación de la respuesta farmacológica con la información genómica y proteómica de cada modelo tumoral facilitará la identificación de biomarcadores para la predicción de la respuesta y los mecanismos de resistencia al tratamiento. Estos tipos de datos pueden conducir a nuevas terapias dirigidas que podrían usarse solas y en combinación con quimioterapia o inmunoterapia para mejorar los resultados de los pacientes.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

MTL es el fundador de un socio limitado en StemMed, Ltd. y fundador y gerente de StemMed Holdings, su socio general. MTL es fundador y accionista de Tvardi Therapeutics, Inc. LED es un empleado compensado de StemMed, Ltd.

Acknowledgments

Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (R37CA228304 y R01HL146642 a Xi Chen, CA148761 a Jeffrey M. Rosen), el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (W81XWH-19-1-0524 a Xi Chen, W81XWH-19-1-0035 a Xiangdong Lv), la Sociedad Americana del Cáncer (RSG-18-181-01-TBE a Xi Chen) y el Instituto de Prevención e Investigación del Cáncer de Texas (RR150009 CPRIT Scholar in Cancer Research Award to Xi Chen), el núcleo de xenoinjerto derivado del paciente y modelos avanzados in vivo en Baylor College of Medicine (financiamiento de RP170691 CPRIT Core Facility Award y 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

Cancer Research Número 159 cáncer de mama modelo preclínico trasplante de almohadilla de grasa mamaria biología tumoral respuesta a fármacos biomarcador
Trasplante ortotópico de tumores de mama como modelos preclínicos para el cáncer de mama
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