Ein orthotopisches Resektions-Mausmodell für Bauchspeicheldrüsenkrebs
September 24th, 2020
Im klinischen Kontext werden Patienten mit lokalisierten Bauchspeicheldrüsenkrebs einer Pankreastektomie unterzogen, gefolgt von einer adjuvanten Behandlung. Dieses hier berichtete Protokoll zielt darauf ab, eine sichere und effektive Methode zur Modellierung dieses klinischen Szenarios bei nackten Mäusen durch orthotopische Implantation von Bauchspeicheldrüsenkrebs zu etablieren, gefolgt von distaler Pankreatektomie und Splenektomie.
Dieses Protokoll beschreibt ein robustes und reproduzierbares chirurgisches Resektionsmodell des Pankreaskarzinoms bei Mäusen, das zur Erprobung einer adjuvanten und neoadjuvanten Therapie verwendet werden kann. Diese Technik kombiniert ein orthotopes Modell der Koinfektion, das bei der Rekapitulation von menschlichem Bauchspeicheldrüsenkrebs wirksam ist, mit einer sicheren und effektiven Pankreasresektionstechnik. Während in diesem Protokoll ein immundefizientes Modell beschrieben wird, kann ein alternatives immunkompetentes Modell unter Verwendung von KPC-Tumorzellen, die in C57 schwarze sechs Mäuse implantiert wurden, durchgeführt werden.
Diese Alternative wäre nützlich, um Immuntherapien zu testen. Zu Beginn legen Sie die betäubte Maus in Rückenlage auf ein steriles Feld und tragen Sie Povidon-Jod auf, gefolgt von 70% Ethanol zur Hautvorbereitung. Präparieren Sie die Haut, indem Sie einen Längsschnitt am linken Schädelquadranten des Bauches vornehmen und die Muskelschichten zwischen den Pinzetten einschneiden.
Nachdem Sie die Spritze mit der Zellsuspension auf das Injektionsgerät montiert haben, legen Sie den Tupfer über den Laparotomieschnitt und zeigen Sie die Milz und den Pankreasschwanz durch die Öffnung des Tupfers nach außen. Ziehen Sie den Tupfer vorsichtig an und legen Sie den Bauchspeicheldrüsenschwanz für die Injektion frei, wobei Sie darauf achten, dass die Gaze die Bauchspeicheldrüse umlaufend berührt, aber nicht einengt. Fassen Sie den Schwanz der Bauchspeicheldrüse mit einer Pinzette und üben Sie vorsichtig eine seitliche Spannung darauf aus.
Punktieren Sie die Bauchspeicheldrüse mit der Nadel, schrägen Sie sie ab und schieben Sie sie vor, während die Nadelspitze leicht nach oben angehoben wird, bis die Fase vollständig in das Bauchfell eingedrungen ist. Injizieren Sie die Zellsuspension langsam und kontrolliert in das Parenchym der Bauchspeicheldrüse. Halten Sie die Nadel nach der Injektion einige Sekunden lang an Ort und Stelle, bevor Sie sie zurückziehen, um ein Auslaufen zu minimieren.
Verwenden Sie einen mit Povidon-Jod getränkten Tupfer, um die Stelle vorsichtig abzutupfen, um versehentlich ausgelaufene Zellsuspension zu absorbieren. Bringen Sie die Milz und die Bauchspeicheldrüse wieder in ihre orthotope Position und verschließen Sie die Bauchdecke mit einer 5-0-Polyglykolsäure-Naht. Schließen Sie die Haut mit Klammern.
Machen Sie einen Längsschnitt in der Haut des linken Schädelquadranten des Bauches. Vorzugsweise durch die vorherige Inzisionsstelle. Präparieren Sie die Haut stumpf von der darunterliegenden, muskulösen Bauchdecke und platzieren Sie einen selbsthaltenden Retraktor, um die Wunde offen zu halten.
Schneiden Sie die Muskelschicht zwischen den Pinzetten ein, nur auf einer Seite der Nahtlinie der vorherigen Operation. Verlängern Sie dann den Schnitt, um die gesamte vorherige Nahtlinie zu entfernen. Äußere die Milz und die Bauchspeicheldrüse, indem du sie kranial zurückziehst.
In diesem Fall wurden einige Adhäsionen gefunden, die an der unteren Seite des Tumors befestigt waren. Diese wurde durch Kauter geteilt. Der Dickdarm kann durch filmische Adhäsionen mit der kaudalen Seite der Bauchspeicheldrüse verbunden sein.
Wenn dies gefunden wird, disparieren Sie den Dickdarm stumpf. Legen Sie das Segment der Bauchspeicheldrüse für die Ligatur frei, indem Sie vorsichtig eine Pinzette nach hinten zu den Milzgefäßen am Körper der Bauchspeicheldrüse führen. Lilizieren Sie die Bauchspeicheldrüse proximal zum Tumor mit einem Gesandtionsclip aus Titan und durchtrennen Sie dann die Bauchspeicheldrüse distal davon mit einem Kauter.
Alternativ kann die Bauchspeicheldrüse vor der Durchtrennung in Kontinuität mit einer 5-0-Polyglykolsäurenaht ligiert werden, um den Pankreasstumpf zu kontrollieren. Ziehen Sie die Bauchspeicheldrüse vorsichtig kaudal zurück und kauterisieren Sie die Magen-Darm-Milzgefäße zwischen dem Schädelpol der Milz und dem Magen. Denken Sie daran, dass die Gefäße klein sind und leicht bluten können, wenn sie ausgerissen oder unzureichend kauterisiert werden.
Solche Gefäße können sich in die Bauchhöhle zurückziehen und Blutungen verursachen, die schwer zu kontrollieren sind. Entnehmen Sie die Probe und untersuchen Sie die Operationsstelle, um die Blutstillung zu bestätigen. Verschließen Sie die Bauchdecke mit einer 5-0 Polyglykolsäure-Naht kontinuierlich und verschließen Sie die Haut mit Klammern.
Von 59 aufeinanderfolgenden Mäusen, die sich einer Implantationsoperation unterzogen, trat bei acht Mäusen eine grobe Leckage auf. Nach drei Wochen Tumorwachstum ermöglichte die Biolumineszenz-Bildgebung vor der Resektion den Ausschluss von Mäusen mit stark metastasierender Erkrankung von der chirurgischen Resektion. Übrig blieben 45 Mäuse, die sich der Pankreatektomie unterzogen.
Das Verfahren wurde bei 100% der Mäuse erfolgreich durchgeführt. Ein makroskopischer proximaler Pankreasrand von mehr als fünf Millimetern wurde bei 43 dieser Mäuse erreicht. Zum Zeitpunkt der Resektion wurden bei neun von 45 Mäusen lokale Metastasen festgestellt.
Zusätzlich zu den Metastasen an der Nahtlinie wurden bei drei Mäusen isolierte metastasierende Knötchen auf der großen Krümmung des Magens und bei einer Maus ein subkapsulärer Knoten an der Leber beobachtet. Bei sechs Mäusen trat eine lokale zusätzliche Pankreasinvasion auf, bei fünf Mäusen eine direkte Invasion in die Nahtlinie und bei einer Maus in die Leber. Eine Woche nach der Resektion hatten 32 Mäuse ein maximales Ausstrahlungsverhältnis von weniger als 10, was auf eine minimale oder keine Resterkrankung hinweist.
Die durchschnittliche Operationszeit von der Einleitung der Anästhesie bis zum Verschluss betrug 22 Minuten. Der wichtigste Schritt bei der Resektion ist die Erkennung der blutleeren embryologischen Ebene dorsal der Milzgefäße und der Bauchspeicheldrüse. Durch das Präparieren dieser Ebene wird ein Segment der Bauchspeicheldrüse für die nachfolgende Ligatur frei.
Nach der Resektion können die Mäuse mit adjuvanten Therapien behandelt werden. Das Fortschreiten der Krankheit kann dann unter Verwendung von Biolumineszenz-Bildgebung in Kombination mit Autopsiebefunden und dem Überleben der Tiere beurteilt werden, abhängig von den lokalen Tierethikprotokollen.
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Überblick
Dieses Protokoll beschreibt ein robustes und reproduzierbares chirurgisches Resektionsmodell von Bauchspeicheldrüsenkrebs bei Mäusen, das für die Prüfung adjuvanter und neoadjuvanter Therapien verwendet werden kann. Die Technik kombiniert ein Co-Infektions-orthotopes Modell mit einer sicheren Bauchspeicheldrüsenresektion-Methode.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Onkologie
- Tiermodelle
- Chirurgische Techniken
Hintergrund
- Lokalisierter Bauchspeicheldrüsenkrebs erfordert oft chirurgische Intervention.
- Adjuvante Therapien sind entscheidend für die Verbesserung der Patientenergebnisse.
- Bestehende Modelle replizieren möglicherweise die menschliche Erkrankung nicht ausreichend.
- Diese Studie zielt darauf ab, die Modellierung von Bauchspeicheldrüsenkrebs in präklinischen Umgebungen zu verbessern.
Zweck der Studie
- Eine sichere und effektive Methode zur Modellierung von lokalisiertem Bauchspeicheldrüsenkrebs zu etablieren.
- Die Prüfung von Therapiestrategien in einer kontrollierten Umgebung zu erleichtern.
- Ein reproduzierbares chirurgisches Modell für zukünftige Forschung bereitzustellen.
Verwendete Methoden
- Orthotope Implantation von Bauchspeicheldrüsenkrebs bei nackten Mäusen.
- Distale Pankreatektomie und Splenektomie-Verfahren.
- Verwendung von KPC-Tumorzellen in einem alternativen immunkompetenten Modell.
- Standardisierte chirurgische Techniken für Konsistenz.
Hauptergebnisse
- Das Modell rekapituliert effektiv den menschlichen Bauchspeicheldrüsenkrebs.
- Gezeigte Sicherheit und Reproduzierbarkeit der chirurgischen Technik.
- Potenzial für die Prüfung sowohl adjuvanter als auch neoadjuvanter Therapien.
- Alternative Modelle können Einblicke in Immuntherapien liefern.
Schlussfolgerungen
- Dieses Protokoll bietet ein wertvolles Werkzeug für die Bauchspeicheldrüsenkrebsforschung.
- Es unterstützt die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien.
- Zukünftige Studien können auf diesem Modell aufbauen, um das Verständnis von Bauchspeicheldrüsenkrebs zu verbessern.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
This orthotopic resectional mouse model addresses a critical gap in preclinical pancreatic cancer research by enabling the study of adjuvant and neoadjuvant therapies in a clinically relevant surgical context. The model supports mechanistic de-risking of therapeutic strategies by replicating human disease progression and surgical intervention, thereby improving predictive confidence in target validation and lead identification efforts. Its reproducibility and flexibility make it suitable for integration into discovery pipelines focused on translational biomarker evaluation and preclinical model development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in a disease-relevant system that mimics human pancreatic cancer biology and microenvironment.
- Operational Value: Provides a reproducible platform for functional target validation through orthotopic tumor establishment and surgical resection.
- Scientific Value: Supports mechanistic de-risking by allowing assessment of tumor recurrence, metastasis, and treatment response post-resection.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable bioluminescence readouts to monitor tumor burden and treatment effects over time.
- Operational Value: Standardizes surgical and imaging procedures to ensure consistent data collection across study cohorts.
- Scientific Value: Facilitates assay readiness for evaluating drug efficacy in adjuvant and neoadjuvant settings using longitudinal imaging.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models clinical scenarios of localized pancreatic cancer requiring surgical intervention, enhancing translational relevance.
- Operational Value: Supports continuity from discovery through preclinical validation by enabling sequential testing of neoadjuvant, surgical, and adjuvant interventions.
- Scientific Value: Allows evaluation of stromal interactions via co-implantation of cancer-associated stellate cells, informing biomarker-aligned therapeutic approaches.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for therapies intended for perioperative use in pancreatic cancer.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of tumor-stroma interactions and metastatic potential in an orthotopic context.
- Screening: Enables standardized tumor establishment and resection to create a consistent baseline for compound or therapy evaluation.
- Analytics: Provides quantitative bioluminescence imaging data to assess tumor progression, residual disease, and treatment response.
- Translational Research: Mirrors clinical adjuvant/neoadjuvant sequences, supporting biomarker alignment and risk-adjusted advancement decisions.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable surgical platform applicable across multiple therapeutic modalities and target classes in oncology.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in perioperative therapy evaluation.
- Operational Value: Delivers a safe, reproducible technique with high technical success and low morbidity, supporting scalable implementation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making by enabling preclinical validation of therapies in a clinically analogous setting.
- Portfolio Impact: Facilitates risk-adjusted prioritization of candidates based on efficacy in adjuvant and neoadjuvant regimens.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine orthotopic injection and microsurgical techniques including distal pancreatectomy and splenectomy.
- Dependent on imaging infrastructure for bioluminescence monitoring and surgical equipment for resection procedures.
- Necessitates cross-team standardization between oncology, surgery, and imaging groups to ensure procedural consistency.
- Involves adaptation considerations when translating between immunodeficient and immunocompetent model systems for immune therapy studies.
- Practical limitations include the need for aseptic surgical technique and postoperative monitoring to manage adhesion formation and vascular integrity.
