Chemisch-induzierte Hautkarzinogenese Modell mit Dimethylbenz[a]Anthracen und 12-O-Tetradecanoyl Phorbol-13-Acetat (DMBA-TPA)
19. Dezember 2019
Die zweistufige Hautkarzinogenese wird durch zwei topisch aufgetragene Chemikalien induziert. Ein Mutagen7,12-Dimethylbenz[a]anthracen) verursacht Mutationen in den epidermalen Zellen und eine kontinuierliche Anwendung des allgemeinen Wachstumsstimulators 12-O-Tetradecanoyl phorbol-13-Acetat beschleunigt die Bildung von Hautpapilloma.
Dieses zweistufige Hautkrebsmodell ermöglicht die Untersuchung der Rolle von Entzündungen bei Hautkrebs und ermöglicht die Untersuchung der Tumorinitiation als separater Prozess von der Tumorprogression. Die Tumorbildung in diesem Modell ist chemisch induziert und ermöglicht die Verwendung von Knockout-Stämmen, um die Auswirkungen von Umweltfaktoren oder therapeutischen Kandidaten zu untersuchen. Das Modell eignet sich gut für die Untersuchung der Rolle des Immunsystems und der Angiogenese bei Krebs.
Es zeigt eine ähnliche Krankheitspathologie wie Plattenepithelkarzinom bei menschlichen Patienten. Obwohl diese Methode relativ einfach durchzuführen ist, ist ein genaues Timing unerlässlich. Es ist auch wichtig, geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen, wenn Sie mit DMBA umgehen, das ein karzinogenes ist.
Bevor Sie mit dem Experiment beginnen, beherbergen Sie alle aggressiven sieben bis neun Wochen alten Mäuse in separaten Käfigen, um Kämpfe und Hautläsionen zu vermeiden. Für die Haut-Papilloma-Induktion, rasieren Sie zuerst die Rückenhäute der Versuchstiere und wiegen Sie die Mäuse einzeln. 48 Stunden nach der Rasur, verwenden Sie eine Pipette, um 50 Mikrogramm DMBA in 200 Mikroliter Aceton auf den rasierten Bereich jeder anästhesierten Maus aufzutragen.
Zur Förderung des Hautpapillomas, sieben Tage nach der DMBA-Anwendung behandeln Sie die Haut mit fünf Mikrogramm TPA in 200 Mikroliter Aceton zweimal pro Woche bis zum Ende des Experiments. Untersuchen Sie die Tiere auf Papillome und fotografieren und erfassen Sie jede Woche die Größe jedes einzelnen Papillomas auf einer Karte. Eine fühlbare Masse von mehr als einem Millimeter Durchmesser gilt als Papilloma, wenn sie länger als eine Woche bleibt.
Wenn die Tumorreaktion ein Plateau erreicht, ernten Sie das entsprechende Probenmaterial von den Tieren 24 Stunden nach der letzten TPA-Anwendung und sammeln Sie die Haut stücke mit voller Dicke für die immunhistochemische Analyse. Verwenden Sie einen Biopsie-Punch, um Hautstücke aus Papilloma- und Non-Papilloma-Hautproben für die Genexpression und Protein-Anaylsen zu sammeln und mit einem Skalpell Stücke aus Papilloma und Nicht-Papilloma-Haut für die immunhistochemische Analyse zu sammeln. Dann sammeln Sie die Haut entwässernden Lymphknoten und ein Stück der Milz für die Strömung zytometrische Analyse wie gewünscht.
Ein statistisch signifikanter Unterschied in der Papilloma-Freizeit und in der Anzahl der Papillome zwischen den experimentellen Gruppen wird typischerweise im DMBA TPA-Tumormodell beobachtet. Histologische Analysen eignen sich zur Untersuchung der Struktur der Papillome, der Morphologie der Haut oder der Infiltration von Immunzellen von Interesse. Es ist wichtig, die DMBA und TPA gleichmäßig auf die Haut aufzutragen und TPA in konsistenten Intervallen aufzutragen.
Es ist auch wichtig, die Papillome regelmäßig zu zählen. Die Mechanismen, die die Anzahl und Die Zeit der Tumorbildung beeinflussen, können mit verschiedenen Methoden untersucht werden, einschließlich Immunhistochemie, Durchflusszytometrie, quantitative PCR und Proteinanalyse. Diese konventionelle Technik kann leicht angepasst und angewendet werden, um die Auswirkungen verschiedener Gene, Umweltfaktoren oder Heilmittel von Interesse auf die Tumorinitiierung und -progression zu untersuchen.
Bei der Ausführung der Technik ist Vorsicht geboten, da DMBA krebserregend ist und Aceton schnell verdunstet. Eine geeignete Atemmaske und die Verwendung des Durchflussschranks werden empfohlen.
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Übersicht
Diese Studie stellt ein zweistufiges Modell der Hautkarzinogenese vor, das es Forschern ermöglicht, die Rolle der Entzündung bei Hautkrebs zu untersuchen. Das Modell verwendet ein Mutagen und einen Wachstumsstimulator, um die Tumorbildung zu induzieren, und liefert Erkenntnisse über die Tumorinitiierung und -progression.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Onkologie
- Karzinogenese
- Entzündung
Hintergrund
- Die zweistufige Hautkanzerogenese umfasst einen Mutagen und einen Wachstumsstimulator.
- Das Modell eignet sich zur Untersuchung des Plattenepithelkarzinoms.
- Genauigkeit bei der zeitlichen Abfolge und Sicherheitsmaßnahmen sind entscheidend für den experimentellen Aufbau.
- Knockout-Stämme können verwendet werden, um Umwelt- und therapeutische Faktoren zu erforschen.
Zweck der Studie
- Untersuchung der Mechanismen der Tumorbildung und Tumorprogression.
- Beurteilung der Rolle des Immunsystems bei Hautkrebs.
- Beurteilung der Angiogenese im Kontext chemisch induzierter Tumore.
Verwendete Methoden
- Lokale Applikation von 7,12-Dimethylbenz[a]anthracen (DMBA).
- Kontinuierliche Applikation von 12-O-Tetradecanoylphorbol-13-acetat (TPA).
- Verwendung von Knockout-Stämmen für Umweltfaktorstudien.
- Überwachung der Tumorbildung und -progression über die Zeit.
Hauptergebnisse
- Das Modell imitiert erfolgreich die Pathologie des humanen Plattenepithelkarzinoms.
- Entzündungen spielen eine bedeutende Rolle bei der Tumorentwicklung.
- Eine genaue zeitliche Abstimmung ist entscheidend für die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.
- Sicherheitsprotokolle sind erforderlich beim Umgang mit karzinogenen Substanzen.
Schlussfolgerungen
- Das zweistufige Modell eignet sich gut zur Untersuchung der Mechanismen von Hautkrebs.
- Es bietet eine Plattform zur Testung therapeutischer Kandidaten.
- Weitere Forschung kann das Verständnis der Krebsbiologie vertiefen.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Relevanz für die Industrie
Das DMBA-TPA-Zweistufen-Modell der Hautkarzinogenese bietet eine zuverlässige Plattform zur Aufklärung von Tumorinitiierung und -progression in der präklinischen Onkologie-Forschung. Seine Reproduzierbarkeit und quantitativen Endpunkte unterstützen die mechanistische Absicherung entzündlicher Signalwege und immunvermittelter Tumorpromotion. Dies ermöglicht datengestützte Go/No-Go-Entscheidungen in der frühen Entdeckungsforschung sowie die Priorisierung von Programmen in der Dermatologie und Immuno-Onkologie.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung des Tumorinitiations- versus Tumorprogressionsprozesses durch zeitlich getrennte chemische Noxen.
- Wissenschaftlicher Wert: Unterstützt die funktionelle Validierung von Zielstrukturen in der entzündungsbedingten Karzinogenese mittels Analyse von Knockout-Stämmen.
- Wissenschaftlicher Wert: Erleichtert die mechanistische Risikominimierung, indem die Infiltration von Immunzellen und der Beitrag der Angiogenese zur Tumorbildung isoliert werden können.
Screening und Assay-Entwicklung
- Operativer Wert: Erzeugt standardisierte, quantifizierbare Papillomzahlen und Wachstumsparameter für die Wirkstoffprüfung.
- Operativer Wert: Liefert reproduzierbare Messgrößen zur Tumorlatenzzeit und -vielfachheit, die für die Assay-Standardisierung geeignet sind.
- Operativer Wert: Ermöglicht die skalierbare Bewertung von therapeutischen Kandidaten, die die Initiativ- oder Promotionsphase beeinflussen.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationeller Nutzen: Modelliert die Pathologie des humanen Plattenepithelkarzinoms und ermöglicht dadurch Relevanz für dermatologisch-onkologische Indikationen.
- Translationeller Nutzen: Verbindet entzündliche Mechanismen mit der Tumorprogression und unterstützt so die präklinische Validierung entlang von Biomarkern.
- Translationeller Nutzen: Bietet eine Plattform zur Prüfung immunmodulatorischer und anti-angiogener Wirkstoffe in einem physiologisch relevanten Kontext.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das Modell fügt sich in die Entdeckungskette von der Target-Validierung bis zur präklinischen Wirksamkeitsprüfung ein, insbesondere für die Immunonkologie und die Modulation entzündlicher Signalwege.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die Hypothesenprüfung von Gen-Umwelt-Wechselwirkungen bei der Karzinogenese unter Verwendung von induzierbaren oder konstitutiven Knockout-Modellen.
- Screening: Liefert quantitative Endpunkte wie Papillom-Latenzzeit und -Last zur Dosis-Wirkungs-Analyse und zur Optimierung von Wirkstoffkandidaten.
- Analytik: Erzeugt histopathologische, durchflusszytometrische und molekulare Befunde, um phänotypische Ergebnisse mit zugrundeliegenden Mechanismen zu korrelieren.
- Translationale Forschung: Unterstützt die kontinuierliche Übertragung von mechanistischen Erkenntnissen in die präklinische Validierung über gemeinsame entzündliche und angiogenetische Achsen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform zur entzündlich bedingten Karzinogenese für Screenings über verschiedene Indikationen hinweg bei Haut- und epithelialen Krebserkrankungen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert mechanistische Unschärfen, indem die Initiativ- und Promotionsphasen in der Tumorentwicklung entkoppelt werden.
- Operativer Wert: Stellt Reproduzierbarkeit sicher durch standardisierte chemische Dosierung, zeitliche Abfolge und sicherheitsgeleitete Anwendung.
- Strategischer Wert: Verbessert die Kapitalnutzungseffizienz, indem eine frühzeitige Risikominderung von Zielstrukturen in entzündungsgetriebenen Tumor-Modellen ermöglicht wird.
- Portfolio-Wirkung: Leitet risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung auf Grundlage von tumorfreiem Überleben und Progressionskennzahlen ab.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse im Umgang mit Karzinogenen und bei der Applikation topischer Behandlungen an Nagetiermodellen.
- Benötigt eine geeignete Belüftung und PSA-Ausstattung aufgrund der Flüchtigkeit und Karzinogenität von DMBA.
- Erfordert standardisierte Tierhaltungsbedingungen, um Störgrößen durch Kämpfe oder Hautläsionen zu vermeiden.
- Setzt eine Schulung in standardisierter Tumormessung und lückenloser Langzeitverfolgung zur Sicherstellung zuverlässiger Endpunkte voraus.
- Auf kutane oder zugängliche epitheliale Oberflächen beschränkt, was die Anwendung auf topische oder Schleimhautstudien begrenzt.
