Modelo de carcinogénesis de piel inducida por productos químicos utilizando Dimethylbenz[a]Anthracene y 12-O-Tetradecanoyl Phorbol-13-Acetate (DMBA-TPA)
19 de diciembre de 2019
La carcinogénesis cutánea de dos etapas es inducida por dos productos químicos aplicados tópicamente. Un mutágeno 7,12-dimethylbenz[a]anthracene) causa mutaciones en las células epidérmicas y una aplicación continua del estimulador general del crecimiento 12-O-tetradecanoyl phorbol-13-acetate acelera la formación de papiloma de la piel.
Este modelo de cáncer de piel de dos pasos permite el estudio del papel de la inflamación en el cáncer de piel y permite el estudio de la iniciación del tumor como un proceso separado de la progresión tumoral. La formación tumoral en este modelo es inducida químicamente y permite el uso de cepas eliminatorias para estudiar los efectos de factores ambientales o candidatos terapéuticos. El modelo es adecuado para estudiar el papel del sistema inmunitario y la angiogénesis en el cáncer.
Demuestra una patología de enfermedad similar al carcinoma de células escamosas en pacientes humanos. Aunque este método es relativamente fácil de llevar a cabo, la sincronización precisa es esencial. También es importante tomar las medidas de seguridad adecuadas al manipular DMBA, que es un carcinógeno.
Antes de comenzar el experimento, alberga a cualquier ratón agresivo de siete a nueve semanas de edad en jaulas separadas para evitar peleas y lesiones en la piel. Para la inducción del papiloma de la piel, primero afeite las pieles de la espalda de los animales experimentales y pese los ratones individualmente. 48 horas después del afeitado, utilice una pipeta para aplicar 50 microgramos de DMBA en 200 microlitros de acetona en el área afeitada de cada ratón anestesiado.
Para la promoción del papiloma de la piel, siete días después de la aplicación de DMBA tratar la piel con cinco microgramos de TPA en 200 microlitros de acetona dos veces a la semana hasta el final del experimento. Examine a los animales en busca de papilomas y fotografíes y registre el tamaño de cada papiloma individual en un mapa cada semana. Una masa palpable superior a un milímetro de diámetro se considera un papiloma si permanece más de una semana.
Cuando la respuesta tumoral alcance una meseta, recoja el material de muestra apropiado de los animales 24 horas después de la última aplicación de TPA y recoja trozos de piel de espesor completo para el análisis inmunohistoquímico. Usa un punzón de biopsia para recolectar trozos de piel de muestras de piel de papiloma y no papiloma para la expresión génica o anaylses de proteínas y usa un bisturí para recolectar piezas de papiloma y piel no papilloma para el análisis inmunohistoquímico. A continuación, recoja los ganglios linfáticos que drenan la piel y una parte del bazo para el análisis citométrico de flujo como desee.
Una diferencia estadísticamente significativa en el tiempo libre del papiloma y en el número de papilomas entre los grupos experimentales se observa típicamente en el modelo tumoral DMBA TPA. Los análisis histológicos son adecuados para estudiar la estructura de los papilomas, la morfología de la piel o la infiltración de células inmunitarias de interés. Es esencial aplicar el DMBA y el TPA uniformemente sobre la piel y aplicar TPA en intervalos constantes.
También es importante contar los papilomas regularmente. Los mecanismos que afectan el número y la hora de la formación de tumores se pueden estudiar utilizando diferentes métodos, incluyendo inmunohistoquímica, citometría de flujo, PCR cuantitativo y análisis de proteínas. Esta técnica convencional se puede adaptar y aplicar fácilmente para estudiar los efectos de diferentes genes, factores ambientales o terapias de interés en la iniciación y progresión del tumor.
Se requiere precaución al realizar la técnica ya que DMBA es cancerígeno y la acetona se evapora rápidamente. Se recomienda una máscara de respiración adecuada y el uso de gabinete de flujo.
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Descripción general
Este estudio presenta un modelo de carcinogénesis cutánea en dos etapas que permite a los investigadores examinar el papel de la inflamación en el cáncer de piel. El modelo utiliza un mutágeno y un estimulador del crecimiento para inducir la formación de tumores, proporcionando información sobre la iniciación y progresión tumoral.
Componentes Clave del Estudio
Área de la Ciencia
- Oncología
- Carcinogénesis
- Inflamación
Antecedentes
- La carcinogénesis cutánea de dos etapas implica un agente mutagénico y un estimulador del crecimiento.
- El modelo es relevante para el estudio del carcinoma de células escamosas.
- El control preciso del tiempo y las medidas de seguridad son fundamentales en el montaje experimental.
- Se pueden utilizar cepas knockout para explorar factores ambientales y terapéuticos.
Objetivo del estudio
- Para investigar los mecanismos de inicio y progresión tumoral.
- Para evaluar el papel del sistema inmunitario en el cáncer de piel.
- Para evaluar la angiogénesis en el contexto de tumores inducidos químicamente.
Métodos Utilizados
- Aplicación tópica de 7,12-dimetilbenz[a]antraceno (DMBA).
- Aplicación continua de 12-O-tetradecanoil forbol-13-acetato (TPA).
- Uso de cepas knockout para estudios de factores ambientales.
- Seguimiento de la formación y progresión del tumor a lo largo del tiempo.
Resultados principales
- El modelo imita con éxito la patología del carcinoma de células escamosas humano.
- La inflamación desempeña un papel importante en el desarrollo tumoral.
- Un cronometraje preciso es esencial para la reproducibilidad de los resultados.
- Los protocolos de seguridad son necesarios al manipular sustancias carcinogénicas.
Conclusiones
- El modelo de dos etapas es eficaz para estudiar los mecanismos del cáncer de piel.
- Proporciona una plataforma para probar candidatos terapéuticos.
- Investigaciones futuras pueden mejorar la comprensión de la biología del cáncer.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
El modelo de carcinogénesis cutánea en dos etapas DMBA-TPA proporciona una plataforma confiable para analizar la iniciación y progresión tumoral en investigaciones preclínicas de oncología. Su reproductibilidad y sus mediciones cuantitativas respaldan la reducción de riesgos mecanicistas de las vías inflamatorias y la promoción tumoral mediada por el sistema inmunitario. Esto permite tomar decisiones basadas en datos sobre continuar o no continuar en las fases iniciales del descubrimiento, así como la priorización de carteras en programas de dermatología y inmuno-oncología.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite investigar la iniciación frente a la progresión tumoral mediante agresiones químicas separadas en el tiempo.
- Valor científico: Permite la validación funcional de dianas en la carcinogénesis inducida por inflamación mediante el análisis de cepas con genes eliminados.
- Valor científico: Facilita la reducción mecanicista de riesgos al aislar la infiltración de células inmunitarias y las contribuciones angiogénicas a la formación tumoral.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Valor operativo: Genera recuentos estandarizados y cuantificables de papilomas y métricas de crecimiento para la selección de compuestos.
- Valor operativo: Proporciona lecturas reproducibles del tiempo hasta el tumor y de la multiplicidad, adecuadas para la estandarización de ensayos.
- Valor operativo: Permite la evaluación escalable de candidatos terapéuticos que afectan las etapas de iniciación o promoción.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Valor traslacional: Modela la patología del carcinoma de células escamosas humano, lo que permite su relevancia en indicaciones de oncología dermatológica.
- Valor traslacional: Relaciona los mecanismos inflamatorios con la progresión tumoral, apoyando la validación preclínica alineada con biomarcadores.
- Valor traslacional: Proporciona una plataforma para probar agentes inmunomoduladores y antiangiogénicos en un contexto fisiológicamente relevante.
Integración de la Línea de Producción y Flujo de Trabajo
El modelo se integra en el continuo de descubrimiento desde la validación del blanco hasta las pruebas de eficacia preclínica, particularmente para la inmuno-oncología y la modulación de vías inflamatorias.
- Biología del Descubrimiento: Permite probar hipótesis sobre interacciones gen-ambiente en la carcinogénesis mediante modelos de knockout inducible o constitutivo.
- Detección: Proporciona puntos finales cuantitativos como la latencia y la carga de papilomas para estudios de respuesta a la dosis y optimización de fármacos líderes.
- Análisis: Genera resultados histopatológicos, citométricos y moleculares para correlacionar los fenotipos observados con los mecanismos subyacentes.
- Investigación Traductiva: Facilita la continuidad desde el descubrimiento mecanicista hasta la validación preclínica mediante ejes inflamatorios y angiogénicos compartidos.
- Reutilización Empresarial: Establece una plataforma reutilizable de carcinogénesis inflamatoria para cribado transversal en cánceres de piel y epiteliales.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Reduce la ambigüedad mecanicista al desacoplar las fases de iniciación y promoción en el desarrollo tumoral.
- Valor operativo: Asegura la reproducibilidad mediante dosificación química estandarizada, temporización y aplicación controlada en cuanto a seguridad.
- Valor estratégico: Mejora la eficiencia del capital al permitir la eliminación temprana de riesgos en dianas dentro de modelos tumorales inducidos por inflamación.
- Impacto en la cartera: Informa decisiones de avance ajustadas al riesgo basadas en métricas de supervivencia libre de tumor y progresión.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en el manejo de carcinógenos y en la administración de tratamientos tópicos en modelos de roedores.
- Depende de infraestructura de ventilación y de equipos de protección personal (EPP) debido a la volatilidad y carcinogenicidad del DMBA.
- Necesita una cría estandarizada de animales para prevenir factores de confusión derivados de peleas o lesiones cutáneas.
- Requiere capacitación en la medición consistente de tumores y en el seguimiento longitudinal para obtener puntos finales confiables.
- Se limita a superficies epiteliales cutáneas o accesibles, restringiendo su uso a estudios de administración tópica o mucosal.
