通过半脾注射技术建立的肝转移瘤的临床前小鼠模型。
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通过半脾注射技术建立的肝转移瘤的临床前小鼠模型。
已开发出多种小鼠模型用于研究人类癌症,并推动对癌症治疗和发病机制的理解。本文描述了一种临床前小鼠胰腺肿瘤肝转移模型,该模型通过将同源小鼠胰腺肿瘤细胞注射至半脾脏,从而建立肝转移。该模型模拟了肝转移性疾病患者中的多种临床状况。小鼠可稳定地在肝脏中形成转移灶,可用于转移过程的研究、实验性治疗的测试以及肿瘤免疫学的研究。
胰腺导管腺癌(PDA)是美国癌症相关死亡的第四大原因1。转移性PDA患者的五年生存率为2-12%1。尽管目前胰腺癌的辅助化疗和新辅助化疗比以往更加有效,但仍迫切需要开发新的治疗方法。
新型治疗手段的开发需要可靠的临床前动物模型。尽管皮下肿瘤模型使用简便,但其缺点包括肿瘤无法转移,且不能模拟人类癌症中的肿瘤进展过程及微环境。基因工程小鼠模型,例如携带Kras和p53基因致癌性敲入突变的小鼠模型(KPC模型)2,以及带有YFP谱系示踪标记的KPC模型(PKCY模型)3,可在免疫功能健全的小鼠中研究自然发生的肿瘤。此外,该模型中的肿瘤微环境未被人为改变,更接近人类肿瘤的进展过程。然而,这些模型中肿瘤发生的时间具有变异性,使得实验性治疗的研究变得困难。此外,这些小鼠的回交过程需要耗费大量时间和资金,这在实际操作中并不总是可行。最后,移植型人源性胰腺导管腺癌(PDA)小鼠模型需要使用免疫缺陷小鼠,而这类小鼠的肿瘤微环境存在异常或缺失。因此,在这些临床前模型中显示出疗效的实验性治疗手段,往往在人类临床试验中无法重现其效果4。
该半脾切除小鼠模型利用Panc02肿瘤细胞,这是一种高度致瘤性的甲基胆蒽诱导的胰腺肿瘤细胞系,源自C57BL/6小鼠5,6。此外,也可使用源自KPC小鼠的其他小鼠PDA细胞系进行该模型实验。Schulick 等此前已开发出一种半脾切除技术,并建立了同基因小鼠结肠癌转移模型7。该半脾切除模型(图1)可在免疫功能健全的小鼠中实现稳定且均一的肿瘤接种,适用于新型治疗药物的研究7-10。
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所有动物实验均遵循约翰斯·霍普金斯大学动物护理和使用委员会的指导方针,动物饲养管理符合实验室动物护理评估与认证协会(AAALAC)的规范。 手术在符合无菌条件的手术室内进行,该手术室每小时至少进行十五次空气交换。所有器械在手术前均经高压灭菌处理,并在每只小鼠操作间隙使用70%乙醇再次消毒。所有预计无法存活至手术结束的小鼠,均在CO2环境中安乐死3分钟 ,随后在仍处于麻醉状态下进行颈椎脱位处死。
1. 细胞制备
2. 小鼠准备
3. 开腹手术
4. 肿瘤细胞注射
5. 腹部关闭及麻醉后恢复
6. 尸体解剖检查及肝脏采集
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将Panc02肿瘤细胞注射至半侧脾脏(图1)后,100%的小鼠会形成肝转移灶,而若操作正确,则不会观察到肺部或腹膜转移。该技术已使用Panc02细胞在多个独立实验中对超过一百只小鼠进行操作,结果具有一致性:所有未经治疗的小鼠均在半脾切除术后30至60天内因肝转移而死亡(图2)。为了在未治疗组与治疗组之间获得统计学显著性差异,每组需要十只小鼠。然而,所需动物数量会因所使用的细胞系和治疗方案的不同而有所变化。在此模型中使用Panc02细胞时,可在尸检时观察到多个肝转移灶(图3)。
KPC 肿瘤细胞是一种来源于转基因小鼠的同源性胰腺肿瘤细胞系,这些小鼠具有组织特异性的 Kras 和 p53 基因敲入突变11,也可用于本模型。使用这些细胞可产生类似的肝转移灶(图4)。然而,在采用不同细胞系评估肝转移形成时,应逐步优化注射细胞数量,直至所有未处理小鼠均出现肝转移。Panc02 细胞可作为阳性对照,以确认手术操作正确无误。重要的是,尽管肝...
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通过脾血注射技术建立的这种胰腺癌肝转移小鼠临床前模型,是首个能够模拟肝转移性疾病患者多种临床和免疫学特征的模型。该模型相较于其他小鼠模型具有多项优势。首先,与转基因胰腺癌模型相比,本模型可实现100%小鼠在相同时间点稳定发生肝转移,而传统转基因模型仅有30%的小鼠出现肝转移,且转移发生时间差异较大,因此本模型使研究人员能够在高度可重复的条件下研究转移性疾病。此外,该模型保留了未受干预的脾脏,从而可在可重复的体系中进行外周血免疫分析。再者,在不使用抗肿瘤治疗的情况下,小鼠会因肿瘤进展而在相对一致的时间点死亡,且不同实验间的生存曲线高度一致。最后,该模型具有多种应用价值,包括肝转移研究13、肿瘤免疫学研究10以及实验性治疗测试9。
该技术的关键步骤包括细胞悬液制备、肿瘤细胞注射、Horizon止血夹的放置以及皮肤夹的放置。为确保手术成功并避免结果出现潜在偏差,可能需要对这些关键步骤进行如下改进。首先,在细胞悬液制备过程中,必须获得单细胞悬液并将其注射至半侧脾脏中。肿瘤细胞轻微聚集会阻塞脾脏血管,导致手术过程中动物过早死亡...
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作者无相关利益冲突需要披露。
KF 和 KO 与 KS 并列共同第一作者
本工作部分由 AHPBA 奖学金(K.S.)、NIH K23 CA148964-01(L.Z.)、约翰斯·霍普金斯医学院临床科学家奖(L.Z.)、Viragh 基金会和约翰斯·霍普金斯大学 Skip Viragh 胰腺癌中心(E.M.J. 和 L.Z.)、国家胰腺基金会(L.Z.)、Lefkofsky 家族基金会(L.Z.)、NCI 胃肠肿瘤 SPORE 项目 P50 CA062924(E.M.J.、L.Z.)、Lustgarten 基金会(L.Z.)以及 Sol Goldman 胰腺癌研究中心资助(K.S.、B.H.E.、L.Z.)支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 细胞培养基及组分 | 根据细胞系不同而有所差异 | ||
| 磷酸盐缓冲液(Phosphate Buffered Saline) | Gibco by Life Technologies | 10010-023 | |
| 15 ml 离心管 | Corning | 430052 | |
| 弯头手术剪 | Roboz Surgical Store | RS-6835 | |
| 显微解剖 Graefe 镊 | Roboz Surgical Store | RS-5130 | |
| 持针器(普通) | World Precision Instruments, Inc | ||
| 3-0 或 4-0 缝合线 | 由约翰斯·霍普金斯大学外科系提供 | ||
| Weck Horizon 开放式结扎夹施加器,小型,成角 | Teleflex | 137085 | |
| Weck Horizon 开放式结扎夹施加器,中型,成角 | Teleflex | 237115 | |
| Weck Horizon 中型结扎夹 | Teleflex | 002200 | |
| Weck Horizon 小型结扎夹 | Teleflex | 001200 | |
| 注射器,1 cc,结核菌素注射器,3/8"滑动接头 | Becton Dickinson | 309625 | |
| 注射器,1 cc,结核菌素注射器,5/8"滑动接头 | Becton Dickinson | 309597 | |
| 9 mm 自动结扎夹施加器 | Mikron | 427630 | |
| 9 mm 自动结扎夹 | Becton Dickinson | 427631 | |
| 加热垫 | Sunbeam | CAT93 | |
| 70% 乙醇 | 由多家供应商提供 | ||
| 盐酸氯胺酮 | Hospira | 22395DD | |
| 盐酸赛拉嗪 | Sigma | X1251 |
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