本文介绍了一种在小鼠中诱导原位生物发光肝肿瘤的方法，并通过活体全身发光成像对局限于肝脏的肿瘤生长进行后续分析。
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本文内容
摘要
摘要
本视频介绍了在小鼠模型中建立肝转移瘤的方法，随后可通过生物发光成像进行分析。通过脾脏移位并将其分为两半，同时保留每半脾脏的血管蒂，将肿瘤细胞特异性地注入肝脏以诱导局部肝肿瘤。将稳定表达萤火虫荧光素酶基因（luc1）的Lewis肺癌细胞接种至其中一半脾叶，10分钟后切除该半脾叶；另一半脾叶保持完整并复位至腹腔。利用IVIS全身成像系统，可通过生物发光成像对肝肿瘤的生长进行动态监测。使用IVIS进行肿瘤生长的定量成像可精确反映存活肿瘤细胞的数量。药物治疗引起的肿瘤细胞死亡和坏死会早期表现为生物发光信号的减弱。该小鼠模型可用于研究转移性肿瘤细胞存活与生长的潜在机制，并可用于肝转移治疗药物的评估。
关键词：肝转移，小鼠模型，生物发光成像，IVIS，Lewis肺癌细胞，荧光素酶，脾内注射，肿瘤生长监测，药物评估，转移机制
方案
引言
肝脏通常是转移性疾病的首发部位，在晚期疾病患者中，多达30-40%的病例可能仅有肝脏转移。然而，治疗转移性肝肿瘤的选择有限，仅有少数患者适合手术切除，且对化疗药物的主要应答率仅为23%。该领域的临床前研究因缺乏合适的动物模型来研究孤立性肝转移病灶而受到限制。我们描述了一种分步脾脏手术方法，可可靠地建立均匀且弥漫性的肝转移。切除部分脾脏可避免脾脏肿瘤生长带来的影响，而保留的另一半脾脏则维持完整的门静脉循环，以保留脾脏的免疫保护功能。我们所描述的模型操作十分简便，可通过单一切口快速完成。利用肿瘤细胞系的生物发光特性，可在不处死动物的情况下准确量化治疗反应。
实验方案
一、细胞准备
- 在37°C、5% CO2条件下，将Lewis肺癌细胞培养于添加10%胎牛血清的杜氏改良必需培养基中，待细胞处于亚汇合状态时用胰蛋白酶消化收获。
- 使用Nucleocounter（Chemo-metec，丹麦）对细胞进行计数，并用无血清培养基制备含1 × 106个细胞/200 μl的单细胞悬液。
II. 小鼠准备
注意：所有实验程序均已获得科克大学学院伦理委员会的批准。在本实验室中，我们使用注射用麻醉剂对小鼠进行麻醉；也可使用吸入式麻醉剂以达到相同效果。本实验所用小鼠品系为来自哈兰实验室（英国牛津郡）的无毛型 MF1 nu/nu 品系。实验选用 6 至 8 周龄、体重为 16–22 g 的雌性 MF1 nu/nu 小鼠。其他品系（如 C57 和 Balb/c）也可根据所用肿瘤细胞系的不同而适当选用。
- 通过腹腔注射 100 µl 含 1.5 mg 氯胺酮和 300 µg 赛拉嗪的溶液进行麻醉。
- 通过夹捏足趾评估麻醉深度。夹捏足趾时应无回缩反射。
- 将麻醉后的小鼠正确摆放位置，并用胶带固定在加热垫上。
- 使用 10% 碘伏溶液对腹部进行消毒处理。
- 以无菌方式覆盖腹部及手术区域的手术巾。
III. 腹部切口
- 在皮肤上做一个小的肋下切口。
- 将切口延长至 2-3 cm。
- 切开腹壁肌肉，进入腹腔。
IV. 脾脏的暴露与分离
- 将脾脏游离并轻柔地移至一块预先裁剪好的无菌纱布上。
- 用两根4-0薇乔缝线在脾脏体部中段结扎。
- 在两根结扎线之间将脾脏切开，形成两个半脾。
V. 细胞注射至半脾
- 使用27 G针头将100 μL细胞悬液注射至一个半脾叶中。
- 让肿瘤细胞经门静脉引流至肝脏，持续十分钟，以确保大部分注射的细胞能够到达肝脏。
VI. 半脾切除、腹部闭合与恢复
- 切除已注射的半侧脾脏。
- 将另一侧半脾脏放回腹腔。
- 使用4-0 PDS缝线以连续缝合法闭合肌层。
- 使用4-0 Prolene缝线以间断缝合法闭合腹部皮肤。
- 给予液体推注，并通过腹腔注射给予术后镇痛药物卡洛芬（Carpofen，5 mg/kg），术后24小时内持续使用。
- 让小鼠从麻醉中恢复。
VII. IVIS 全身生物发光成像
- 使用注射用麻醉剂对小鼠进行麻醉。
- 在成像前10分钟，通过腹腔注射给予荧光素底物。
- 将小鼠置于成像台上，使用IVIS全身成像系统进行3分钟成像。
- 可利用感兴趣区域工具测量肝脏发出的生物发光信号。
VIII. 小鼠肝脏的暴露
- 使用注射用麻醉剂对小鼠进行麻醉。
- 屋顶式腹部切口可实现对弥漫性肝转移的可视化观察 在体.
- 小鼠通过颈椎脱位法处死，肝脏可被切除用于进一步分析。
图1. 新鲜切除的未治疗小鼠肝脏与肿瘤浸润肝脏。
图2. 通过IVIS全身成像显示的肝脏肿瘤生长动力学。
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讨论
随着新的治疗策略的出现，开发用于研究肝转移的可靠 体内 模型变得日益重要。为了准确研究新的治疗策略，动物模型应相对易于操作，能够形成大量转移灶，涵盖转移级联过程的所有步骤，并具备可检测和计数少量转移性细胞的报告系统。如文中所述的分脾方法仅需一次手术，是一种相对容易掌握的技术，可建立均匀弥散的肝转移，且腹膜癌病和门静脉血栓形成的风险极低1。将脾脏分为两个半脾，可将肿瘤细胞注射至其中一个半脾中。肿瘤细胞进入门静脉循环并迁移至肝脏，模拟了转移级联的第一步。切除注射了肿瘤细胞的半脾可避免脾脏肿瘤的生长，而保留另一半脾则确保动物在手术前已有的脾脏免疫学特性得以维持。该模型可用于多种肿瘤类型的研究。Lewis 肺癌荧光素酶细胞系可实现对肝脏病变的生物发光定量检测。增强的生物发光系统灵敏度可检测并定量少量转移性细胞，从而精确确定治疗方案的启动时机，并可在无需处死动物的情况下对肝脏病变进行定量分析。该模型具有操作简便、稳定性好和可重复性强等优点，适用于研究多种治疗策略，包括新型化疗药物2、基因治疗3 和免疫治疗1,4。
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披露
未声明任何利益冲突。
致谢
本工作由科克南区医院维多利亚大学医院乳腺基金、爱尔兰癌症协会（CRI07TAN）以及科克癌症研究中心资助。稳定表达荧光素酶的刘易斯肺癌细胞系由美国旧金山Cell Genesys公司Karin Jooss博士惠赠。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| DMEM | Sigma-Aldrich | D6429 | |
| PBS | Sigma-Aldrich | D8537 | |
| 氯胺酮 | Vétoquinol | ||
| 赛拉嗪 | Vétoquinol | ||
| 卡洛芬 | Vétoquinol | ||
| 维迪尼 | Ecolab | ||
| 薇乔4-0缝线 | Ethicon Inc. | ||
| PDS 4-0缝线 | Ethicon Inc. | ||
| 普罗琳4-0缝线 | Ethicon Inc. | ||
| 萤光素酶底物（萤火虫萤光素） | Biosynth International, Inc |
参考文献
- Kasuya, H. Mouse models of subcutaneous spleen reservoir for multiple portal venous injections to treat liver malignancies. Cancer Res. 65, 3823-3827 (2005).
- Liu, Q. Z., Tuo, C. W., Wang, B., Wu, B. Q., Zhang, Y. H. Liver metastasis models of human colorectal carcinoma established in nude mice by orthotopic transplantation and their biologic characteristic. World J Gastroenterol. 4, 409-411 (1998).
- Li, Z. Y., Ni, S., Yang, X., Kiviat, N., Lieber, A. Xenograft models for liver metastasis: Relationship between tumor morphology and adenovirus vector transduction. Mol Ther. 9, 650-657 (2004).
- Cashman, J. P. Immune gene therapy as a neoadjuvant to surgical excision to control metastatic cancers. Cancer Lett. , (2008).
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