本文介绍一种通过对气道损伤进行预适应来显著提高肺癌细胞原位植入的方法。这种方法也可以应用于研究肺微环境中的间质相互作用, 转移传播, 肺癌的共同发病, 并更有效地产生病人的移植。
方法文章
* These authors contributed equally
本文介绍一种通过对气道损伤进行预适应来显著提高肺癌细胞原位植入的方法。这种方法也可以应用于研究肺微环境中的间质相互作用, 转移传播, 肺癌的共同发病, 并更有效地产生病人的移植。
肺癌是一种致命的治疗顽固性疾病, 是生物异构的。为了了解和有效地治疗胸恶性肿瘤的完整临床谱, 需要额外的动物模型来重述不同的人肺癌亚型和分期。同种异体或异种移植模型是多种多样的, 可以利用小鼠或人类的恶性细胞,在体内癌变能力的量化。然而, 以前所描述的肺癌细胞植入的方法已经在非生理部位进行, 如小鼠的侧面, 由于细胞移植到肺部的效率低下。在本研究中, 我们描述了一种通过对小鼠肺纤维化诱发博莱霉素进行预调节来增强原位肺癌细胞植入的方法。作为一种概念验证实验, 我们将这种方法应用于从老鼠或人源获得的肺腺癌亚型的嫁接肿瘤细胞, 并将其转化为不同品系的小鼠。我们证明, 在肿瘤细胞注射前, 与博莱霉素的呼吸道损伤增加了肿瘤细胞从0-17% 到71-100% 的植入。显著地, 该方法通过不同模型和小鼠菌株增强肺肿瘤发生率和后续生长。此外, 嫁接肺癌细胞从肺部传播到相关的远端器官。因此, 我们提供了一个协议, 可用于建立和维持新的肺癌原位模型, 限制数量的细胞或 biospecimen, 并定量评估肺癌细胞在生理相关设置的癌变能力.
肺癌是全球1癌症相关死亡的主要原因。肺癌患者最终从转移到远端器官, 主要是中枢神经系统, 肝脏, 肾上腺, 骨骼2,3,4。胸恶性肿瘤历来被归类为小细胞肺癌或非小细胞肺癌 (NSCLC)5。NSCLC 是最常见的恶性肿瘤, 可分为不同的组织学亚型, 包括肺腺癌 (LUAD) 和肺鳞状细胞癌 (LUSC)6。经手术切除的人原发性肺癌的基因组分析显示, 某一 histotype 内的肿瘤也能表达多种分子扰动, 进一步促进其临床进展和混淆患者预后。肺癌的显著异质性对合理的设计、临床前试验和有效的治疗策略的实施都是一个重大挑战。因此, 有必要扩大可听话的实验性肺癌模型的汇辑, 以研究这种疾病的不同细胞来源、分子亚型和分期。
使用动物模型的各种方法在体内研究肺癌, 每个都有各自的优缺点, 这取决于所关心的生物学问题。基因工程小鼠模型 (GEMMs) 可以针对特定祖细胞类型的特异基因改变, 导致肿瘤在免疫宿主7中取得进展。虽然非常强大和临床相关的, 潜伏期, 变异性和/或肺部肿瘤发病率与 GEMMs 可能会禁止某些定量测量和检测晚期转移在遥远的器官8。一个补充的方法是使用同种异体模型, 藉以肺癌细胞从老鼠肿瘤直接获得或首先被获取作为建立的细胞线在文化中被重新介绍入自体寄主。类似, 肺癌移植是由人体细胞系或病人衍生的肿瘤样本建立的。人细胞系移植或患者衍生的移植 (PDXs) 一般维持在免疫缺陷小鼠, 因此排除完全免疫监测9。尽管有这个缺点, 它们提供了一个途径来传播限制数量的人类 biospecimens 和研究人类癌细胞的基本的体内性质, 这编码为更复杂的基因组畸变比 GEMM 肿瘤。
同种异体移植和异种移植的一个有用的特性是, 他们可以使用传统的限制性细胞稀释方法, 用于量化10恶性细胞中肿瘤起始细胞 (抽搐) 的频率。在这些实验中, 在动物的侧面注入了一定数量的细胞, 并根据肿瘤的发生率来估计抽搐频率。然而皮下肿瘤可以是更低氧11并且可能不模型主要生理制约肺肿瘤微环境。气管内向小鼠肺内输送上皮干细胞或祖细胞是研究肺再生和气道干细胞生物学12的方法。然而, 这种技术的植入率可能相对较低, 除非肺部首先受到生理形式的伤害, 如病毒感染13,14。炎症基质细胞的支持和 (或) 肺基底膜的破坏, 可改善移植细胞在远端气道15的相关干细胞龛位的保留。纤维化诱导剂也可以预条件肺, 以增强植入诱导多能细胞16和间充质干细胞17。类似的气道损伤形式是否会影响植入率, 肿瘤的启动能力和肺癌细胞的产生还有待系统地评估。
本文通过对损伤小鼠肺的预处理, 描述了提高原位肺癌细胞植入效率的方法。LUAD 出现在远端呼吸道与这些癌症的一个重要的子集发展纤维间质基质18 , 往往与不良预后19。博莱霉素是一种天然非核糖体杂交肽-聚酮体, 已广泛用于诱导小鼠肺纤维化20。博莱霉素的气道灌注首先促进肺泡上皮的磨损和炎症细胞的招募, 包括巨噬细胞、中性粒细胞和单核细胞21。其次是在远端呼吸道组织重塑, 基底膜重组22,23和细胞外基质 (ECM) 沉积24。单个博莱霉素注射液的影响是瞬变的, 在大多数研究中30天后纤维化解决25。利用同种异体移植和异种移植模型, 我们对博莱霉素小鼠呼吸道进行预适应试验, 可以显著提高肺 LUAD 细胞的服用率。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
所有实验都是按照耶鲁大学机构动物护理和使用委员会 (IACUC) 批准的协议进行的。
1. 试剂的设置/准备。
2. 博莱霉素治疗
3. 在插管后监测小鼠
4. 植入肺腺癌细胞系。
注: 在注射博莱霉素14天后进行细胞植入 (步骤 2.1)。
5. 生物发光成像对肿瘤生长的监测
6. 组织分离和加工。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
为了提高 LUAD 癌细胞植入到小鼠肺中的效率, 我们制定了一项协议, 首先使用博莱霉素的呼吸道, 其次是原位肿瘤细胞注射 (图 1)。我们证实, 即使在免疫裸小鼠, 博莱霉素诱导瞬变纤维化14天, 证明了气道结构的损失和增加胶原沉积 (图 2)。这些小鼠的毛纤维化在博莱霉素注射液后50天解决 (图 2; 右面板) 与以前的研究一致24。
根据这些观察, 我们嫁接的 LUAD 细胞不同的起源到肺部的各种小鼠菌株, 已预先条件与单一剂量的车辆或博莱霉素前14天。例如, 从已建立的人类 LUAD 细胞系 (H2030) 中悬浮 LUAD 细胞, intratracheally 到裸小鼠的肺部。35天后, 用博莱霉素预处理的小鼠有很高...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
在肺癌和其他慢性疾病的肺36之间有明显的临床相似之处。尤其是特发性肺纤维化 (IPF) 患者对发展肺癌的偏爱增加, 而这个协会独立于吸烟史37,38。森林小组的特点是逐步破坏肺结构和受损的呼吸功能, 通过沉积 ECM39。同时, 在手术切除后, 早期的无细胞肺癌患者并发森林小组的结局较差40。多数 NSCLC 肿瘤在诊断时含有纤维化成分, 这种间质反应的程度与预后差18有关。纤维化的急性或持续性组织损伤可能以多种方式增加肿瘤发生率。例如, 在损伤后, 上皮再生的过程可能会扩大容易转化的祖细胞池。另外, 各种免疫细胞的流入和功能可能有助于建立免疫抑制微环境, 而肌的活化可能分泌生长因子或沉积肿瘤促进 ECM。因此, 我们用纤维化诱导剂对肺部进行预调节的方法可能特别适合于研究肺癌的发病率 (如纤维化) 和非 NSCLC 亚型的模型, 后...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
作者声明没有竞争的财政利益。
这项研究的经费来自国家癌症研究所 (R01CA166376 和 R01CA191489 D.X.) 和国防部 (W81XWH-16-1-0227 D.X. 阮) 的赠款。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 博来霉素 | Sigma | B5507-15UN | 注意 健康危害 GHS08 |
| Exel 导管 24G | Fisher | 1484121 | 取出针头。气管内注射 |
| 氯胺酮(Ketaset inl 100 mg/mL C3N 10 mL) | Butler Schein | 56344 | 麻醉小鼠 |
| 甲苯噻嗪 | Butler Schein | 33198 | 麻醉小鼠 |
| 酮洛芬,5,000 毫克 | 开曼化学 | 10006661 | 镇痛药 |
| Puralube 兽用眼药膏 | BUTLER ANIMAL HEALTH COMPANY LLC | 8897 | 为了防止麻醉时眼睛干涩 |
| Perkin Elmer Health Sciences Inc | 122799 | 用于发光成像。用 PBS 复溶粉末,工作浓度为 15 mg/mL。防止光线 | |
| 啮齿动物插管架 | Braintree Scientific | RIS-100 | 气管内注射推荐支架 |
| MI-150 照明器 150W MI-150 | DOLAN-JENNER INDUSTRIES | MI-150 / EEG2823M | 照亮和观察气管 |
| Graefe 镊子,2.75 (7 cm) 长 serrat | Roboz | RS-5111 | 用于气管内注射 |
| 注射器 Luer-Lok 无菌 5ml | BD / Fisher | 309646 | |
| Satini Smooth by Conair 双箔湿/干充电剃须刀 | Conair-To | 剃须鼠 | |
| Bonn 剪刀,3.5 英寸直 15 毫米锋利/锋利的刀片 | Roboz | RS-5840SC | |
| 15 mL 锥形管 | BD / Fisher | 352097 | |
| 1.5 mL 离心管 | USA SCIENTIFIC INC | 1615-5500 | |
| 样品瓶闪烁 7 mL 硼硅酸盐玻璃 GPI | Fisher | 701350 | |
| 过滤移液器吸头 (200 μL) | USA SCIENTIFIC INC | 1120-8710 | |
| 磷酸盐缓冲盐 | Life Technologies | 14190-144 | |
| 0.25% 胰蛋白酶-EDTA | Life Technologies | 25200-056 | |
| DMEM 高葡萄糖 | Life Technologies | 11965-092 | |
| RPMI 培养基 1640 | Life Technologies | 11875-093 | |
| 胎牛血清 USDA | Life Technologies | 10437-028 | |
| 青霉素-链霉素 | Life Technologies | 15140-122 | |
| 两性霉素 B | Sigma | A2942-20ML | |
| 台盼蓝染色 0.4% | Life Technologies | 15250-061 | |
| Countess 自动细胞计数仪 | Life Technologies | AMQAX1000 | |
| 瓶 T/C 75cm 方形斜颈,蓝色瓶盖 | Fisher / Corning | 353135 | |
| IVIS Spectrum Xenogen 生物发光 | Perkin Elmer Health Sciences Inc | 124262 | 用于 体内生物发光成像 |
| 活体图像软件 | Perkin Elmer Health Sciences Inc | 128113 | 用于 体内 生物发光分析 |
| XGI-8 气体麻醉系统 | Perkin Elmer Health Sciences Inc | 118918 | 用于异氟醚麻醉 |
| BD 超细 II 短针胰岛素注射器 1 cc. 31 G x 8 mm (5/16 in) | BD / Fisher | BD328418 | 用于眶后荧光素注射 |
| 注射器 1ml | BD / Fisher | 14-823-434 | 用于腹膜内注射 |
| 26 G x 1/2 英寸针 | BD / Fisher | 305111 | 用于腹膜内注射 |
| 4% 多聚甲醛 | VWR | 43368-9M | 注意 健康危害 GHS07、GHS08。用于固定组织 |
| Pipet-Lite 移液器,Unv.SL-200XLS+ | 梅特勒-托利多国际 | ||
| Mayer's 苏木精 | 电子显微镜科学 | 517-28-2 | |
| 曙红 Y 染色剂 0.25% (w/v) 在 57% | Fisher | 67-63-0 | |
| 马森三色染色试剂盒 | IMEB Inc | K7228 | 用于马森三色染色剂以可视化胶原蛋白 |
| Superfrost plus 载玻片 | Fisher | ||
| 6 孔板 | 康宁 | C3516 | |
| 通用支原体检测试剂盒 | ATCC | 30-1012K | |
| OCT 包埋化合物 | 电子显微镜科学 | 62550-12 | 用于冷冻切片组织包埋 |
| Leica CM3050 S Research 低温恒温器 | Leica | CM3050 S | To 切片组织进行染色分析 |
| Keyence 一体式荧光显微镜 | Keyence | BZ-X700 | |
| ImageJ | 美国国立卫生研究院 | IJ1.46 | http://rsbweb.nih.gov/ij/ download.html |
| Prism 7.0 适用于 Mac OS X | GraphPad Software, Inc. | - | |
| 无胸腺 (Crl:NU(NCr)-Foxn1nu) 小鼠 | Charles River | NIH-553 | |
| NSG (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ) 小鼠 | Jackson Laboratories | 5557 | |
| B6129SF1/J 小鼠 | Jackson Laboratories | 101043 | |
| NIH-H2030 细胞 | ATCC | CRL-5914 | |
| 368T1 | 由 Monte Winslow(斯坦福大学)慷慨提供 | - | |
| PC9 细胞 | Nguyen DX et al. Cell. 2009;138:51– | ||
| BrM3 细胞 | Nguyen DX et al. Cell. 2009;138:51–62 | - |
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表
申请许可