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Methodenartikel

Definition von Genfunktionen in der Tumorgenese durch Ex-vivo-Ablation von Flox-Allelen in bösartigen peripheren Nervenscheidentumorzellen

1.7K Aufrufe

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DOI:

10.3791/62740

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25. August 2021

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier stellen wir ein Protokoll für die Durchführung von Gen-Knockouts vor, die in vivo in gentechnisch veränderten Mausmodell-abgeleiteten Tumoren embryonal tödlich sind, und bewerten dann die Wirkung, die der Knockout auf Tumorwachstum, Proliferation, Überleben, Migration, Invasion und das Transkriptom in vitro und in vivo hat.

Zusammenfassung

Die Entwicklung neuer Medikamente, die genau auf Schlüsselproteine bei menschlichen Krebserkrankungen abzielen, verändert die Krebstherapeutika grundlegend. Bevor diese Medikamente jedoch eingesetzt werden können, müssen ihre Zielproteine als therapeutische Ziele bei bestimmten Krebsarten validiert werden. Diese Validierung wird häufig durchgeführt, indem das Gen, das für das therapeutische Ziel in einem gentechnisch veränderten Mausmodell (GEM) von Krebs kodiert, ausgeschaltet und bestimmt wird, welche Auswirkungen dies auf das Tumorwachstum hat. Leider schränken technische Probleme wie die embryonale Letalität bei konventionellen Knockouts und der Mosaikismus bei bedingten Knockouts diesen Ansatz oft ein. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurde ein Ansatz zur Ablation eines abgeloxierten embryonalen tödlichen Gens entwickelt, das in Kurzzeitkulturen von bösartigen peripheren Nervenscheidentumoren (MPNSTs) von Interesse ist, die in einem GEM-Modell erzeugt wurden.

Dieses Papier beschreibt, wie man ein Mausmodell mit dem entsprechenden Genotyp etabliert, kurzfristige Tumorkulturen von diesen Tieren ableitet und dann das floxierte embryonale tödliche Gen mit einem adenoviralen Vektor abträgt, der Cre-Rekombinase und verbessertes grün fluoreszierendes Protein (eGFP) exprimiert. Die Reinigung von Zellen, die mit Adenovirus transduziert wurden, mittels fluoreszenzaktivierter Zellsortierung (FACS) und die Quantifizierung der Auswirkungen, die die Genablation auf die Zellproliferation, Lebensfähigkeit, das Transkriptom und das orthotope Allotransplantatwachstum ausübt, wird dann detailliert beschrieben. Diese Methoden bieten einen effektiven und generalisierbaren Ansatz zur Identifizierung und Validierung therapeutischer Ziele in vitro und in vivo. Diese Ansätze bieten auch eine erneuerbare Quelle für von Tumoren abgeleitete Zellen mit niedriger Passage mit reduzierten In-vitro-Wachstumsartefakten. Auf diese Weise kann die biologische Rolle des Zielgens in verschiedenen biologischen Prozessen wie Migration, Invasion, Metastasierung und interzellulärer Kommunikation, die durch das Sekretom vermittelt werden, untersucht werden.

Einleitung

Vor den letzten zwei Jahrzehnten stützte sich die Behandlung von menschlichen Krebserkrankungen stark auf Strahlentherapie und Chemotherapeutika, die im Großen und Ganzen auf sich schnell vermehrende Zellpopulationen abzielten, indem sie die DNA schädigten oder die DNA-Synthese hemmten. Obwohl diese Ansätze das Wachstum von Krebszellen hemmten, hatten sie auch schädliche Nebenwirkungen auf normale, sich schnell vermehrende Zelltypen wie Darmepithelzellen und Haarfollikelzellen. In jüngerer Zeit hat die Krebstherapie begonnen, Chemotherapeutika zu verwenden, die genau auf Proteine innerhalb von Signalwegen abzielen, die für das Wachstum des Neoplasmas eines einzelnen P....

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Protokoll

Vor der Durchführung von Verfahren mit Mäusen müssen alle Verfahren vom Institutional Animal Care and Use Committee überprüft und genehmigt werden. Das in diesem Manuskript beschriebene Protokoll wurde vom Institutional Animal Care and Use Committee der Medical University of South Carolina genehmigt. Dieses Protokoll wurde von ordnungsgemäß geschultem Personal gemäß den institutionellen Tierpflegerichtlinien von MUSC durchgeführt.

1. Generierung von Mäusen, die MPNSTs homozygot für Erbb4-Flox-Allele entwickeln

  1. Herstellung der F1-Generation von P 0-GGFβ3; Trp53+/-; Er....

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Ergebnisse

Abbildung 4 zeigt ein typisches Ergebnis, das bei der Umleitung von P 0-GGFβ3 erzielt wird; Trp53-/+; Erbb4 fl/fl MPNST-Zellen entweder mit dem Ad5CMV-eGFP-Adenovirus oder Ad5CMV-Cre/eGFP-Adenovirus (Abbildung 4A). Kulturen werden mit Fluoreszenzmikroskopie betrachtet, um eGFP-exprimierende Zellen zu identifizieren, und mit Phasenkontrastmikroskopie, um die Gesamtzahl der im selben Feld vorhandenen Zellen bei 10.......

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Diskussion

Die hier vorgestellten detaillierten Methoden wurden unter Verwendung eines GEM-Modells von MPNSTs entwickelt. Wenn das interessierende Tumorgewebe jedoch in einzelne Zellen zerstreut werden kann, sind diese Methoden leicht für verschiedene Tumorarten anpassbar, die in GEMs auftreten. Es ist wichtig sicherzustellen, dass das floxierte Allel nicht zu i) vermindertem Überleben führt, das es schwierig machen kann, genügend Mäuse zu erhalten, um nach Tumoren zu suchen, oder ii) einer erhöhten Tumorlatenz, die es schwierig ma.......

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Offenlegungen

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offenzulegen.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse des National Institute of Neurological Diseases and Stroke (R01 NS048353, R01 NS109655), des National Cancer Institute (R01 CA122804), des Verteidigungsministeriums (X81XWH-09-1-0086, W81XWH-11-1-0498, W81XWH-12-1-0164, W81XWH-14-1-0073 und W81XWH-15-1-0193) und der Children's Tumor Foundation (2014-04-001 und 2015-05-007) unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Ad5CMV-eGFPGentransfer-Vektor-Kern, Universität von IowaVVC-U von Iowa-4
Ad5CMVCre-eGFPGentransfer-Vektor-Kern, Universität von IowaVVC-U von Iowa-1174
Alexa 568 SekundärantikörperThermo/FisherGaR A11036
Bioconductor Open-Source-Software für BioninformaticsBioconductorhttp://www.bioconductor.orgalternatives statistisches Analysewerkzeug für Schritt 4.4
CD31Abcamab28364
Celigo Image CytometerNexcelom BioscienceN/A
CellCorning25-056-ClMischung aus Chelatoren
DAB-FärbekitVector LabsMP-7800
DAVID (Datenbank für Annotation, Visualisierung und integrierte Entdeckung)DAVIDhttps://david.ncifcrf.govSoftware zur Analyse der funktionellen Anreicherung für Schritt 4.5
DMEMCorning15-013-Cl
DreamTaq und Puffer (Genotypisierung, PCR)Thermo/FisherEP0701 und K1072
erbB4 AntikörperSanta Cruzsc-284
erbB4 AntikörperAbcamab35374
erbB4 AntikörperMilliporeHFR1: 05-1133
FACS SorterBD BiosciencesAria II
ForskolinSigmaF6886
GenomeSpace Tools und DatenquellenGenomeSpaceallgemeine Ressource für verschiedene Arten von Open-Source-Bioinformatik-Tools für Schritt 4.5
GlutaminCorning25-005-
Gorilla Gene Ontology enRIchment anaLysis and visuaLizAtion toolGorillaN/A, http://cbl-gorilla.cs.technion.ac.ilSoftware zur Analyse der funktionellen Anreicherung für Schritt 4.5
GSEA Gene Set Enrichment AnalysisBroad InstituteN/A, https://www.gsea-msigdb.org/gsea/index.jspSoftware zur Analyse der funktionellen Anreicherung für Schritt 4.5
HSD: Athymic Nude-FOxn1nu MäuseEnvigo (ehemals Harlan Labs)69
Illumina HiSeq2500 (DNA-Sequenzierer der nächsten Generation)IlluminaHi Seq 2500DNA-Sequenzierer für Schritt 4.2
Lasergene: ArrayStar Genexpression und VariantenanalyseDNAStar LaserGene-SoftwareN/A-Software Statistische und Normalisierungsanalyse für Schritt 4.4
LaserGene: SeqMan NGen-SequenzausrichtungseinheitSoftwareausrichtung für Schritt 4.3N/ASoftwareausrichtung für Schritt 4.3
Matrigel, Basalmembranmatrix mit niedrigem WachstumsfaktorCorning354230
NRG1-betaIm eigenen HausVon SLC generiert, auch kommerziell erhältlich von R & D Systems(396-HB-050/CF).
Nuclear Stain Hoeschst 33342Thermo62249
Panther Gene Ontology Classification SystemPantherhttp://pantherdb.orgSoftware zur Analyse der Funktionsanreicherung für Schritt 4.5
Partek (BWA-Aligner und -Analysator)Partek, Ver 7N/ASoftwareausrichtung und Statistik/Normalisierung für Schritt 4.3
Pen/StrepCorning30-002-Cl
Grundierung 1: 5′-CAAATGCTCTCTCTGTGTT
GTCTG- 3′
Eurofins GenomicsPrimer 1 + 2: 250  bp ErbB4 Nullprodukt und ein 350  bp Floxed ErbB4 Produkt;
Grundierung 2: 5′-TTTTGCCAAGTTCTAATTCCATC
AGAAGC-3′
Eurofins GenomicsPrimer 1 + 2: 250  bp ErbB4 Nullprodukt und ein 350  bp Floxed ErbB4 Produkt;

Primer 3: 5′-TATTGTGTTCATCTATCATTGCA
ACCCAG-3′

Eurofins GenomicsPrimer 1 + 3: 350  bp Wildtyp-ErbB4-Produkt.
Propidium IodFisher51-351-0
Proteom Profiler Phospho-Kinase ArraysR& D SystemsARY003B
Real time gloPromegaG9712Biolumineszenz-Zellviabilitätsassay
ToppGene SuiteToppGenehttps://toppgene.cchmc.orgSoftware zur Analyse der Funktionsanreicherung für Schritt 4.5
Trizol (Reagenz auf Säure-Quanidinium-Phenol- und Choloroform-Basis)Invitrogen15596026
Tyramid SignalamplifikationskitPerkin ElmerNEL721001EA
https://genomespace.org/support/tools/ Cl

Referenzen

  1. Ricciuti, B., et al. Antibody-drug conjugates for lung cancer in the era of personalized oncology. Seminars in Cancer Biology. 69, 268-278 (2019).
  2. Litak, J., Mazurek, M., Grochowski, C., Kamieniak, P., Rolinski, J. PD-L1/PD-1 axis in glioblast....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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