Modelo In Vivo para Pruebas Efecto de la hipoxia sobre la metástasis tumoral

Sung-Hyeok Hong; Jason U. Tilan; Susana Galli; Rachel Acree; Katherine Connors; Akanksha Mahajan; Larissa Wietlisbach; Taylor Polk; Ewa Izycka-Swieszewska; Yi-Chien Lee; Luciane R. Cavalli; Olga C. Rodriguez; Chris Albanese; Joanna B. Kitlinska

doi:10.3791/54532

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Artículo de método

Modelo In Vivo para Pruebas Efecto de la hipoxia sobre la metástasis tumoral

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DOI:

10.3791/54532

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9 de diciembre de 2016

Sung-Hyeok Hong^*¹ , Jason U. Tilan^*²^,³ , Susana Galli¹ , Rachel Acree³ , Katherine Connors⁴ , Akanksha Mahajan¹ , Larissa Wietlisbach³ , Taylor Polk³ , Ewa Izycka-Swieszewska⁵ , Yi-Chien Lee⁶ , Luciane R. Cavalli⁶ , Olga C. Rodriguez⁶ , Chris Albanese⁶^,⁷ , Joanna B. Kitlinska¹

¹Department of Biochemistry and Molecular & Cellular Biology, Georgetown University Medical Center, ²Department of Nursing, Georgetown University, School of Nursing and Health Studies, ³Department of Human Science, Georgetown University, School of Nursing and Health Studies, ⁴School of Medicine, Georgetown University Medical Center, ⁵Department of Pathology and Neuropathology, Medical University of Gdańsk, ⁶Department of Oncology, Georgetown University Medical Center, ⁷Department of Pathology, Georgetown University Medical Center

^* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

Este manuscrito describe el desarrollo de un modelo animal que permite probar directamente los efectos de la hipoxia tumoral sobre la metástasis y descifrar los mecanismos de su acción. Aunque los experimentos que se describen aquí se centran en el sarcoma de Ewing, se puede aplicar un abordaje similar a otros tipos de tumores.

Resumen

La hipoxia ha sido implicada en la metástasis del sarcoma de Ewing (ES) mediante observaciones clínicas y datos in vitro, sin embargo, faltan pruebas directas de su efecto pro-metastásico y los mecanismos exactos de su acción no están claros. Aquí, presentamos un modelo animal que permite probar directamente los efectos de la hipoxia tumoral en la diseminación de las CE e investigar las vías subyacentes involucradas. Este enfoque combina dos estrategias experimentales bien establecidas, el xenoinjerto ortotópico de células madre embrionarias y la ligadura de la arteria femoral (FAL), que induce isquemia de las extremidades posteriores. Se inyectaron células madre embrionarias humanas en los músculos gastrocnemios de ratones SCID/beige y se permitió que los tumores primarios crecieran hasta un tamaño de 250^mm3. En esta etapa, los tumores se extirparon (grupo control) o los animales se sometieron a FAL para crear hipoxia tumoral, seguida de extirpación tumoral 3 días después. La eficacia de FAL fue confirmada por un aumento significativo en la unión de la hipoxisonda-1 en el tejido tumoral, necrosis tumoral severa e inhibición completa del crecimiento tumoral primario. Es importante destacar que, a pesar de estos efectos directos de la isquemia, se observó una mayor diseminación de las células tumorales de los tumores hipóxicos. Esta estrategia experimental permite el análisis comparativo de las propiedades metastásicas de tumores primarios del mismo tamaño, pero con niveles de hipoxia significativamente diferentes. También proporciona una nueva plataforma para evaluar más a fondo las bases mecanicistas de las alteraciones inducidas por la hipoxia que se producen durante la progresión del tumor metastásico in vivo. Además, si bien este modelo se estableció utilizando células madre embrionarias, anticipamos que esta estrategia experimental se puede usar para probar el efecto de la hipoxia en otros sarcomas, así como en tumores implantados ortotópicamente en sitios con una ruta de suministro de sangre bien definida.

Introducción

El sarcoma de Ewing (ES) es una neoplasia agresiva que afecta a niños y adolescentes. ¹ Los tumores se desarrollan en los tejidos blandos y huesos, comúnmente en las extremidades. Mientras que la presencia de metástasis es el factor pronóstico adverso más poderosa para los pacientes ES, los mecanismos subyacentes a su desarrollo siguen sin estar claros. ² Tumor hipoxia es uno de los pocos factores implicados en la progresión de la ES. En pacientes ES, la presencia de áreas no perfundido dentro del tejido tumoral está asociada con mal pronóstico. ³ In vitro, la hipoxia aumenta la invasividad de las células madre embrionarias y....