Name: Modelado de tumores óseos primarios y metástasis óseas con implantación de injerto de tumor sólido en hueso (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-09-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
Description: Aprende a modelar tumores óseos primarios y metástasis mediante injertos de tumor sólido en hueso. Este método supera las limitaciones de las inyecciones de suspensiones celulares y reduce la embolización pulmonar.

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Beth Chaffee, DVM, PhD, DACVP al desarrollo de esta técnica.

Todos los experimentos con animales descritos fueron aprobados por el comité institucional de cuidado y uso de animales de la Universidad de Cambridge, Cambridge, Reino Unido.
1. Preparación de líneas celulares
<ol><li>Cultivar líneas celulares de acuerdo con los protocolos estándar de cultivo celular del laboratorio para el cultivo celular tradicional o la inyección en ratones. Los protocolos estándar utilizados aquí son el crecimiento en el medio de Eagle modificado de Dulbecco que contiene 10% de suero bovino fetal (FBS), L-glutamina y penicilina / estreptomicina (en lo sucesivo conocido como medio de crecimiento completo). NOTA: En este experimento, las células de osteosarcoma de Abrams se utilizan en ratones Balb/c Foxn1 nu/nu . Para los estudios de cáncer de mama, se utilizan células 4T1 en ratones Balb/c y células EO771 en ratones C57BL/6.</li>
	<li>Cultivar células en frascos de cultivo de tejidos ventilados o en placas de cultivo de tejidos de 6 pocillos a 37 °C con un 5% deCO2.</li>
	<li>Pasar la línea celular de interés y preparar las células para la inyección cuando las células alcanzan una confluencia comúnmente utilizada con la inyección de estas células en ratones.</li>
</ol>2. Animales
<ol><li>Use ratones Balb/c Foxn1 nu/nu al menos de 6-8 semanas de edad para la generación de tumores subcutáneos para asegurarse de que los animales están más allá de la fase de crecimiento rápido y han alcanzado la edad adulta y la madurez esquelética.</li>
	<li>Use ratones machos o hembras. Haga excepciones al seleccionar líneas celulares sensibles a las hormonas (por ejemplo, células de cáncer de mama en ratones hembra y células de cáncer de próstata en ratones machos).</li>
	<li>Para experimentos de xenoinjertos, use ratones desnudos atímicos inmunodeficientes basados en que la línea celular es incompatible con un sistema inmune de ratón intacto en condiciones normales.</li>
	<li>Para experimentos de aloinjertos utilizando líneas celulares murinas, esto también se recomienda en función de diferentes antecedentes genéticos e inmunes de ratón. Sin embargo, para experimentos singénicos, use animales de la misma cepa que la línea celular de interés.</li>
	<li>Animales domésticos en densidades estándar dependiendo de las políticas de cría de la institución.</li>
</ol>3. Tumores subcutáneos
<ol><li>Cosechar líneas celulares de cultivo mediante tripsinización y resuspender en solución salina estéril tamponada con fosfato (PBS).</li>
	<li>Evaluar la viabilidad celular y determinar la densidad celular mediante el método de exclusión de azul de tripano. Use un hemocitómetro o un contador celular automatizado para contar las células. Se debe utilizar una viabilidad celular mínima del 90% para inyección en ratones para crear tumores subcutáneos.</li>
	<li>Ajuste la densidad celular para inyectar 1-2 x 105 células en un volumen final de 0.1 a 0.15 ml (100 a 150 μL) de PBS estéril. Mantenga las células en hielo hasta la inyección.</li>
	<li>Alternativamente, las células de pellet por centrifugación a 800 x g durante 5 min. Desechar el sobrenadante y volver a suspender las células peletizadas en un medio de matriz de membrana basal estéril sin diluir para obtener 1-2 x 105 células en un volumen final de 0,1 a 0,15 ml (100 a 150 μL). Mantenga las células en hielo hasta que se sigan usando.</li>
	<li>Anestesiar ratones para ser utilizados para el crecimiento tumoral subcutáneo con isoflurano en anestesia con oxígeno. Utilizar una dosis de inducción de isoflurano al 5% en 2 L/min de oxígeno y una dosis de mantenimiento de 2-3% de isoflurano en 2 L/min de oxígeno. Compruebe la falta de reflejos de parpadeo o pedal antes de continuar. NOTA: El isoflurano es un anestésico inhalatorio. Use isoflurano en un área bien ventilada con sistemas apropiados de recolección de gases libres y eliminación. Consulte con el personal veterinario institucional para desarrollar un plan para la inducción, mantenimiento y monitoreo de la anestesia, y asegúrese de que el personal del laboratorio tenga la capacitación adecuada en el monitoreo de la anestesia y el manejo de agentes anestésicos inhalantes.</li>
	<li>Retire el vello de la región dorsal del tórax o el abdomen de ratones anestesiados con solución depilatoria o con un cortapelos eléctrico. Se prefiere la solución depilatoria para minimizar el trauma potencial en la piel. Omita este paso si usa ratones desnudos atímicos.</li>
	<li>Limpie el área preparada con un hisopo de etanol al 70% antes de la inyección de la suspensión celular.</li>
	<li>Use una jeringa de tuberculina de 1 ml con una aguja de 27 G para inyectar células por vía subcutánea sobre la región dorsal del tórax o el abdomen, para que no se vean afectadas por el movimiento de los omóplatos. Alternativamente, inyecte las células por vía subcutánea como una suspensión en la matriz extracelular disponible comercialmente. NOTA: La inyección en la matriz extracelular disponible comercialmente limitará la migración de la suspensión celular en el espacio subcutáneo porque estas matrices se solidifican a temperatura ambiente.</li>
	<li>Recuperar los ratones en una almohadilla térmica en jaulas individuales hasta que sea ambulatorio. Los ratones pueden ser colocados en sus jaulas normales con ropa de cama limpia y seca.</li>
	<li>Monitorear el tamaño del tumor subcutáneo que recubre el tórax dorsal o el abdomen con un calibrador y medir el peso corporal semanalmente para asegurar que los tumores subcutáneos no se ulceren o que los ratones cumplan con los criterios de extracción temprana establecidos por el comité de cuidado y uso de animales de las instituciones. Se recomienda un tamaño máximo del tumor de 15 mm en cualquier dimensión para reducir el riesgo de ulceración cutánea o necrosis tumoral central. NOTA: Consulte las pautas locales para determinar el tamaño/volumen máximo permisible del tumor.</li>
	<li>Eutanasia a ratones portadores de tumores subcutáneos después de tres a cuatro semanas por inhalación deCO2 seguida de luxación cervical. Siga las políticas aceptables de la institución para la eutanasia de ratón.</li>
	<li>Cosechar tumores subcutáneos mediante técnica quirúrgica aséptica. Esterilice la piel que recubre el tumor como antes con etanol al 70% después de la eliminación del vello (si corresponde). Incide a través de la piel que recubre el tumor con una hoja de bisturí # 15 (con o sin un mango de hoja de bisturí). Diseccionar bruscamente el tumor de los tejidos blandos adjuntos circundantes con un par de tijeras quirúrgicas estériles.</li>
	<li>Coloque el tumor en placas de cultivo de tejido de 6 pocillos que contengan un medio de crecimiento completo y pique en múltiples fragmentos pequeños de tamaño predeterminado (~ 0.6 mm x 0.6 mm x 0.6 mm – 0.25 mm 3 hasta 1 mm x 1 mm x 1 mm – 1 mm3) con una hoja de bisturí #15 (con o sin mango de hoja de bisturí).</li>
	<li>Mantener los fragmentos tumorales en medio de crecimiento completo estéril a temperatura ambiente hasta el momento de la implantación intratibial. Para las líneas celulares que portan luciferasa o genes reporteros fluorescentes, use imágenes bioluminiscentes o fluorescentes ex vivo para confirmar la viabilidad del tumor antes de la implantación intratibial en ratones.</li>
	<li>Para la criopreservación, coloque múltiples fragmentos en el mismo criovial en un medio de crecimiento completo suplementado con 20% de FBS y 10% de dimetilsulfóxido (DMSO). Congelar gradualmente utilizando un sistema de criopreservación comercial a –80 °C y almacenar a largo plazo en nitrógeno líquido. Preservar los fragmentos tumorales para su posterior análisis, pero no para su futura implantación, mediante congelación rápida mediante inmersión en nitrógeno líquido. Almacene estos fragmentos tumorales congelados a largo plazo a –80 °C. NOTA: Se ha informado previamente que los tumores congelados a presión no se injertan y crecen in vivo8.</li>
</ol>4. Implantación quirúrgica de fragmentos tumorales subcutáneos
<ol><li>Llevar los fragmentos frescos o criopreservados del tumor subcutáneo a temperatura ambiente en un medio de crecimiento completo antes de la implantación quirúrgica.</li>
	<li>Anestesiar ratones de la cepa de interés utilizando isoflurano en anestesia con oxígeno como se describe en la Sección 3. Compruebe la falta de reflejos del pedal antes de continuar. Administrar buprenorfina subcutánea a una dosis de 0,02-0,05 mg/kg para proporcionar analgesia perioperatoria. Esto se puede repetir cada 6-8 h en el período postoperatorio, si es necesario.</li>
	<li>Elimine el vello de la articulación de la rodilla derecha y la tibia proximal de la extremidad posterior con una solución depilatoria para minimizar el posible trauma en la piel.</li>
	<li>Frote el área preparada con antiséptico quirúrgico. Frote primero con un hisopo de etanol al 70% y luego frote con clorhexidina alterna y exfoliante salino.</li>
	<li>Visualice la tibia proximal como la región distal a la articulación de la rodilla mientras flexiona y extiende la articulación.</li>
	<li>Cree una incisión de 3-4 mm a nivel de la tibia proximal en la cara medial de la extremidad con una hoja de bisturí # 15 (con o sin mango de hoja de bisturí). Incisar a través de la piel y el tejido subcutáneo para exponer la corteza medial de la tibia proximal.</li>
	<li>Aplique una presión suave con la punta de una aguja de 25 G, mientras gira la punta, para crear un pequeño orificio en la corteza medial de la tibia proximal. Haga este orificio aproximadamente 2 mm distal a la articulación de la rodilla en un punto equidistante entre las cortezas tibiales craneal y caudal. Seleccione el tamaño de la aguja según el tamaño de los fragmentos del tumor.</li>
	<li>Use fórceps estériles para recoger e insertar los fragmentos tumorales en la cavidad medular de la tibia proximal. Use una aguja de 27 a 30 G para manipular el fragmento tumoral en el canal medular. Dependiendo del tamaño de los fragmentos del tumor, implante un mínimo de 0,5 mm3 de volumen tumoral total en cada tibia. Esto puede requerir la implantación de 1 o más fragmentos tumorales dependiendo del tamaño de los fragmentos tumorales creados. NOTA: Las modificaciones para prevenir o limitar el desplazamiento del injerto fuera del hueso serían la colocación de cera ósea o cemento óseo en el defecto óseo o espuma de gel o un injerto de grasa subcutánea sobre el orificio en el hueso.</li>
	<li>Coloque los bordes de la piel con adhesivo de tejido líquido estéril o una sola sutura de piel. No utilice clips para heridas en este sitio. Tenga cuidado si utiliza imágenes de fluorescencia en el período postoperatorio, ya que tanto los adhesivos tisulares como la sutura tienen el potencial de fluorescer.</li>
	<li>Recuperar los ratones en una almohadilla térmica en jaulas individuales hasta que sea ambulatorio.</li>
</ol>5. Evaluación en serie y de punto final
<ol><li>Anestesiar ratones usando isoflurano en anestesia con oxígeno como se describió anteriormente.</li>
	<li>Evaluar el crecimiento del tumor tibial de forma no invasiva mediante radiografía digital semanal, bioluminiscencia o imágenes de fluorescencia (si se utilizan células que expresan luciferasa o un gen reportero fluorescente). Las mediciones de calibre de la extremidad en el sitio de implantación también se pueden realizar en ratones despiertos.</li>
	<li>Además del monitoreo tradicional de ratones portadores de tumores (peso corporal, nivel de actividad, frecuencia respiratoria, aseo, postura, mentalidad y comportamiento), monitoree a los ratones semanalmente para detectar signos de cojera de las extremidades posteriores, hinchazón e infección del sitio quirúrgico.</li>
	<li>Controle la herida quirúrgica de la piel durante los primeros 10-14 días para detectar enrojecimiento excesivo, hinchazón, drenaje y dehiscencia de la herida hasta que la herida cutánea se cure. Después de 4-5 semanas, evalúe a los ratones de acuerdo con la evaluación de los resultados del estudio, ya sea vivos o después de la eutanasia.</li>
</ol>

<ol><li>Bryda, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Mighty+Mouse%3A+the+impact+of+rodents+on+advances+in+biomedical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Missouri+Medicine%22%5BJournal%5D)">The Mighty Mouse: the impact of rodents on advances in biomedical research.</a> Missouri Medicine. 110 (3), 207-211 (2013).</li>
<li>Vandamme, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+rodents+as+models+of+human+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacy+and+Bioallied+Sciences%22%5BJournal%5D)">Use of rodents as models of human diseases.</a> Journal of Pharmacy and Bioallied Sciences. 6 (1), 2-9 (2014).</li>
<li>Simmons, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+Models+of+Bone+Metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22Veterinary+Pathology%22%5BJournal%5D)">Animal Models of Bone Metastasis.</a> Veterinary Pathology. 52 (5), 827-841 (2015).</li>
<li>Wolfe, T. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+zoledronic+acid+and+amputation+on+bone+invasion+and+lung+metastasis+of+canine+osteosarcoma+in+nude+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+and+Experimental+Metastasis%22%5BJournal%5D)">Effect of zoledronic acid and amputation on bone invasion and lung metastasis of canine osteosarcoma in nude mice.</a> Clinical and Experimental Metastasis. 28 (4), 377-389 (2011).</li>
<li>Wang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Clinicopathological+features+and+survival+outcomes+of+patients+with+different+metastatic+sites+in+stage+IV+breast+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Cancer%22%5BJournal%5D)">The Clinicopathological features and survival outcomes of patients with different metastatic sites in stage IV breast cancer.</a> BMC Cancer. 19 (1), 1091(2019).</li>
<li>James, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((metastases+from+breast+carcinoma%3A+histopathological+-+radiological+correlations+and+prognostic+features%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Cancer%22%5BJournal%5D)">metastases from breast carcinoma: histopathological - radiological correlations and prognostic features.</a> British Journal of Cancer. 89 (4), 660-665 (2003).</li>
<li>Pantel, K., Brakenhoff, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissecting+the+metastatic+cascade%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Cancer%22%5BJournal%5D)">Dissecting the metastatic cascade.</a> Nature Reviews Cancer. 4 (6), 448-456 (2004).</li>
<li>Chaffee, B. K., Allen, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+clinically+relevant+mouse+model+of+canine+osteosarcoma+with+spontaneous+metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22In+Vivo%22%5BJournal%5D)">A clinically relevant mouse model of canine osteosarcoma with spontaneous metastasis.</a> In Vivo. 27 (5), 599-603 (2013).</li>
<li>Munajat, I., Zulmi, W., Norazman, M. Z., Wan Faisham, W. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tumour+volume+and+lung+metastasis+in+patients+with+osteosarcoma%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+Surgery+%28Hong+Kong%29%22%5BJournal%5D)">Tumour volume and lung metastasis in patients with osteosarcoma.</a> Journal of Orthopaedic Surgery (Hong Kong). 16 (2), 182-185 (2008).</li>
<li>Huang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Risk+and+clinicopathological+features+of+osteosarcoma+metastasis+to+the+lung%3A+A+population-based+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+Oncology%22%5BJournal%5D)">Risk and clinicopathological features of osteosarcoma metastasis to the lung: A population-based study.</a> Journal of Bone Oncology. 16, 100230(2019).</li>
<li>Li, W., Zhang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Survival+of+patients+with+primary+osteosarcoma+and+lung+metastases%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+BUON%22%5BJournal%5D)">Survival of patients with primary osteosarcoma and lung metastases.</a> Journal of BUON. 23 (5), 1500-1504 (2018).</li>
<li>Campbell, J. P., Merkel, A. R., Masood-Campbell, S. K., Elefteriou, F., Sterling, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Models+of+bone+metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Models of bone metastasis.</a> Journal of Visualized Experiments. (67), e4260(2012).</li>
<li>Maloney, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intratibial+Injection+Causes+Direct+Pulmonary+Seeding+of+Osteosarcoma+Cells+and+Is+Not+a+Spontaneous+Model+of+Metastasis%3A+A+Mouse+Osteosarcoma+Model%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Orthopedics+and+Related+Research%22%5BJournal%5D)">Intratibial Injection Causes Direct Pulmonary Seeding of Osteosarcoma Cells and Is Not a Spontaneous Model of Metastasis: A Mouse Osteosarcoma Model.</a> Clinical Orthopedics and Related Research. 476 (7), 1514-1522 (2018).</li>
<li>Dai, J., Hensel, J., Wang, N., Kruithof-de Julio, M., Shiozawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+models+for+studying+prostate+cancer+bone+metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22BoneKey+Reports%22%5BJournal%5D)">Mouse models for studying prostate cancer bone metastasis.</a> BoneKey Reports. 5, 777(2016).</li>
<li>Marques da Costa, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishment+and+characterization+of+in+vivo+orthotopic+bioluminescent+xenograft+models+from+human+osteosarcoma+cell+lines+in+Swiss+nude+and+NSG+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Medicine%22%5BJournal%5D)">Establishment and characterization of in vivo orthotopic bioluminescent xenograft models from human osteosarcoma cell lines in Swiss nude and NSG mice.</a> Cancer Medicine. 7 (3), 665-676 (2018).</li>
<li>Raheem, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+patient-derived+intra-femoral+xenograft+model+of+bone+metastatic+prostate+cancer+that+recapitulates+mixed+osteolytic+and+osteoblastic+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">A novel patient-derived intra-femoral xenograft model of bone metastatic prostate cancer that recapitulates mixed osteolytic and osteoblastic lesions.</a> Journal of Translational Medicine. 9, 185(2011).</li>
<li>Sasaki, H., Iyer, S. V., Sasaki, K., Tawfik, O. W., Iwakuma, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+intrafemoral+injection+with+minimized+leakage+as+an+orthotopic+mouse+model+of+osteosarcoma%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">An improved intrafemoral injection with minimized leakage as an orthotopic mouse model of osteosarcoma.</a> Analytical Biochemistry. 486, 70-74 (2015).</li>
<li>Valastyan, S., Weinberg, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tumor+metastasis%3A+molecular+insights+and+evolving+paradigms%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Tumor metastasis: molecular insights and evolving paradigms.</a> Cell. 147 (2), 275-292 (2011).</li>
<li>Yu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intra-iliac+Artery+Injection+for+Efficient+and+Selective+Modeling+of+Microscopic+Bone+Metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Intra-iliac Artery Injection for Efficient and Selective Modeling of Microscopic Bone Metastasis.</a> Journal of Visualized Experiments. (115), e53982(2016).</li>
<li>Kuchimaru, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+reliable+murine+model+of+bone+metastasis+by+injecting+cancer+cells+through+caudal+arteries%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">A reliable murine model of bone metastasis by injecting cancer cells through caudal arteries.</a> Nature Communications. 9 (1), 2981(2018).</li>
<li>Haley, H. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Bone+Metastases+in+Skeletally+Immature+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22Tomography%22%5BJournal%5D)">Enhanced Bone Metastases in Skeletally Immature Mice.</a> Tomography. 4 (2), 84-93 (2018).</li>
<li>Lei, Z. G., Ren, X. H., Wang, S. S., Liang, X. H., Tang, Y. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunocompromised+and+immunocompetent+mouse+models+for+head+and+neck+squamous+cell+carcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22Onco+Targets+and+Therapy%22%5BJournal%5D)">Immunocompromised and immunocompetent mouse models for head and neck squamous cell carcinoma.</a> Onco Targets and Therapy. 9, 545-555 (2016).</li>
<li>Lefley, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+clinically+relevant+in+vivo+metastasis+models+using+human+bone+discs+and+breast+cancer+patient-derived+xenografts%5BTitle%5D)+AND+%22Breast+Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Development of clinically relevant in vivo metastasis models using human bone discs and breast cancer patient-derived xenografts.</a> Breast Cancer Research. 21 (1), 130(2019).</li>
<li>Tuveson, D., Clevers, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cancer+modeling+meets+human+organoid+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Cancer modeling meets human organoid technology.</a> Science. 364 (6444), 952-955 (2019).</li>
</ol>

El Dr. Hildreth fue financiado por el NIH bajo el número de premio K01OD026527.  El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente las opiniones oficiales de los NIH.

Este informe documenta nuestro modelo para crear tumores óseos primarios o metástasis óseas después de la implantación intratibial de un aloinjerto tumoral. Creemos que hay varios pasos críticos en este proceso. Se debe establecer un plano anestésico seguro tanto para la inyección subcutánea de la suspensión de células tumorales como para la colocación intratibial de los fragmentos tumorales resultantes. Debe haber una preparación estéril del sitio quirúrgico tanto para la extracción del aloinjerto subcutáneo como para l...

Los modelos de ratón de enfermedades humanas y animales son cada vez más populares en la investigación biomédica. La utilidad de usar ratones en este contexto es que su anatomía y fisiología son muy similares a las de los humanos. Tienen un período de gestación relativamente corto y un tiempo en la vida postnatal para alcanzar la madurez, y se asocian en gran medida con un costo relativamente bajo y facilidad de vivienda, aunque los crecientes costos de desarrollo o compra se asocian con mayores grados de modificación genética, inmunodeficiencia y / o humanización1. El uso de cepas endogámicas da como resultado una población animal en gran medida uniforme antes de la inclusión en el estudio. Un conocimiento completo de su genoma sugiere un alto grado de similitud con los humanos. Se han identificado objetivos moleculares ortólogos para muchos procesos de enfermedad en el genoma del ratón y ahora existe una extensa biblioteca de reactivos específicos para ratones que se pueden obtener fácilmente. Por lo tanto, brindan la oportunidad de un análisis de rendimiento relativamente alto de una manera más rápida y menos costosa en comparación con los modelos animales más grandes1. Además, con el advenimiento de estrategias de edición genética que permiten la sobreexpresión o eliminación de ciertos genes, ya sea globalmente o de una manera específica del tipo celular y / o constitutivamente o de manera inducible, representan un sistema modelo muy útil biológicamente para la investigación de enfermedades humanas y animales2.
El cáncer es un campo en el que los modelos de ratón tienen una gran utilidad. Los modelos genéticos de cáncer en ratones se basan en la modulación de la expresión de oncogenes o genes supresores de tumores, solos o en combinación, para que las células experimenten una transformación oncogénica. También se realiza la inyección de líneas celulares tumorales primarias o establecidas en ratones. La introducción de líneas celulares o tejidos de humanos u otras especies animales, incluidos ratones, sigue siendo el modelo de cáncer in vivo más utilizado. El uso de células y tejidos de especies disímiles (xenoinjertos) en ratones inmunocomprometidos se realiza con mayor frecuencia2. Sin embargo, el uso de células tumorales de aloinjerto o tejidos donde tanto el huésped como el receptor son de la misma especie permite la interacción con un sistema inmune intacto cuando se combina con la misma cepa de ratón huésped en sistemas singénicos3.
Los tumores óseos primarios o metástasis óseas de tumores sólidos dan lugar a lesiones osteolíticas, osteoblásticas o mixtas osteolíticas/osteoblásticas, dolorosas 3,4. Estos tumores comprometen la estructura ósea, aumentando el riesgo de fractura patológica y dejan a los pacientes con opciones de tratamiento limitadas. Los tumores óseos primarios hacen metástasis a órganos distantes, con algunos tipos capaces de diseminarse a otros sitios esqueléticos. En pacientes con cáncer de mama, el hueso es el sitio más común de la primera metástasis y el primer sitio de presentación más frecuente de la enfermedad metastásica 5,6. Además, las células tumorales diseminadas (DTC) están presentes en la médula ósea antes del diagnóstico y predicen el desarrollo de metástasis en otros órganos7. Por lo tanto, se cree que las células cancerosas presentes en el hueso son la fuente de células que finalmente hacen metástasis a otros sistemas de órganos. Existen muchos modelos de ratón de metástasis tumorales sólidas que desarrollan metástasis predominantemente en el pulmón y los ganglios linfáticos, y dependiendo del tipo de tumor y la técnica de inyección, potencialmente otros sistemas de órganos3. Sin embargo, faltan modelos de metástasis ósea en ratones que produzcan metástasis esqueléticas específicas del sitio de manera confiable y reproducible y desarrollen metástasis óseas antes de que los ratones alcancen los criterios de eliminación temprana de la carga tumoral primaria o metástasis a otros órganos. Hemos reportado un modelo del osteosarcoma tumoral óseo primario que se basa en la implantación quirúrgica de un aloinjerto tumoral sólido en la tibia proximal de ratones8. Los tumores óseos se formaron en el 100% de los ratones y el 88% desarrollaron metástasis pulmonar. Esta incidencia de metástasis excede lo que comúnmente se informa clínicamente en personas (~ 20-50%), pero es de gran interés ya que el pulmón es el sitio más común de metástasis para el osteosarcoma 9,10,11. Si bien este modelo es ventajoso para modelar tumores óseos primarios, también tiene una gran utilidad para modelar metástasis óseas de otros tumores sólidos osteotrópicos como tumores de mama, pulmón, próstata, tiroides, hígado, riñón y gastrointestinales.
La justificación para el desarrollo de este modelo fue desarrollar una alternativa a la inyección intraósea tradicional típicamente en la tibia proximal o el fémur distal para modelar tumores óseos primarios o metástasis óseas12. Nuestro objetivo principal era aliviar una limitación conocida de esta técnica, es decir, la embolización tumoral del pulmón. Esto resulta en el injerto de estas células tumorales embólicas y "metástasis artificarias" que no recapitulan la cascada metastásica completa de un tumor óseo primario establecido que hace metástasis a los pulmones 8,13. Esta también sería la situación cuando una metástasis ósea establecida se propaga a un sitio distante. Además, esta técnica también se desarrolló para producir un modelo de metástasis ósea que asegurara una mayor incidencia de injertos y crecimiento de tumores en hueso y en un sitio uniforme en comparación con las técnicas de inyección ortotópica o intravascular. Este modelo tiene claras ventajas sobre estas técnicas descritas. Este modelo implica la administración controlada y consistente de células tumorales en el hueso. También evita la metástasis pulmonar artifactual después de la embolización pulmonar y establece una población de estudio uniforme basal. Existe el beneficio de los tumores específicos del sitio con este modelo sin el riesgo de criterios de extirpación temprana resultantes de tumores primarios o metástasis a otros órganos. Por último, este modelo tiene una gran utilidad para la modificación, incluyendo el uso de xenoinjertos derivados de pacientes.
El modelo presentado tiene similitudes con la inyección directa de suspensión celular en el hueso siguiendo un enfoque quirúrgico seguido de inyección a través de la corteza o la administración en la cavidad medular después de hacer un pequeño defecto en la corteza (con o sin escariado de la cavidad medular)8,14,15,16,17 . Sin embargo, la implantación de un aloinjerto tumoral hace que esta técnica sea claramente diferente. Por lo tanto, el propósito de este informe fue demostrar este modelo de tumores óseos primarios y metástasis óseas de tumores sólidos, que supera muchas limitaciones de los modelos descritos anteriormente. Los grupos de investigación con experiencia en cultivo celular, modelos de ratón, anestesia y cirugía de ratón y anatomía de ratón están bien equipados para reproducir nuestra técnica para modelar tumores óseos primarios o metástasis óseas en ratones.

<table><tbody><tr><td>Hoja de bisturí #15</td><td>Henry Schein Ltd.</td><td>75614</td><td>Ninguna</td></tr><tr><td>Placas de cultivo de tejidos de 6 pocillos</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10578911</td><td>Se utilizan para picar trozos de tumores. También se puede utilizar para el cultivo celular</td></tr><tr><td>de la línea celular de osteosarcoma de Abrams</td><td>No aplicable</td><td>No aplicable</td><td>Ninguno Máquina</td></tr> de <tr><td>anestesia con vaporizador de isoflurano y tanque(s) de oxígenoVetEquip</td><td></td> <td>901805</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Báscula de pesaje de animales</td><td>Kent Scientific</td><td>SCL- 1015</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>BALB/c ratón desnudo (nu/nu)</td><td>Charles River Ltd.</td><td>NA</td><td>6-8 semanas de edad. Ratones machos o hembras</td></tr><tr><td>Cemento óseo</td><td>Depuy Synthes</td><td>160504</td><td>Uso opcional en lugar de cera ósea</td></tr><tr><td>Cera</td> ósea <td>Ethicon</td><td>W31G</td><td>Opcional</td></tr><tr><td>Buprenorfina</td><td>Animalcare Ltd.</td><td>N/A</td><td>Buprecare 0,3 mg/ml Solución inyectable para perros y gatos</td></tr><tr><td>Estación de eutanasia de dióxido de carbono</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Debe proporcionarse dentro de las instalaciones para animales</td></tr><tr><td>Incubadora de cultivo celular configurada a 37 ° C y 5% de dióxido de carbono</td><td>Heraeus</td><td>Varios</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Exfoliante quirúrgico de clorhexidina</td><td>Vetoquinol</td><td>411412</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Crioviales (2 ml)</td><td>Thermo Scientific Nalgene</td><td>5000-0020</td><td>Opcional si se criopreservan fragmentos tumorales</td></tr><tr><td>D-luciferina (Luciferina (Luciérnaga), sal de potasio</td><td>Perkin Elmer</td><td>122799</td><td>Opcional si la línea celular de interés tiene un gen reportero bioluminiscente</td></tr><tr><td>Calibrador digital</td><td>Mitutoyo</td><td>500-181-30</td><td>Puede ser manual</td></tr><tr><td>Cabina de microrradiografía digital</td><td>Faxitron Bioptics, LLC</td><td>MX-20</td><td>Opcional para evaluar la respuesta ósea al crecimiento tumoral</td></tr><tr><td>Dimetilsulfóxido (DMSO)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>1371171000 Opcional si se crioconservan fragmentos tumorales</td></tr><tr><td>Dulbecco' Águila modificada' s medio</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11965092</td><td>Ninguno Etanol</td></tr><tr><td>(70%)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>2483</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Suero fetal bovino</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>26140079</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Pinzas, Dumont</td><td>Fine Science Tools, Inc.</td><td>11200-33</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Congelador (&ndash; 80 &deg; C)</td> <td>Sanyo</td><td>MDF-794C</td><td>Opcional si se crían fragmentos de tumores con criopreservación o congelación instantánea</td></tr><tr><td>Hemocitómetro</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11704939</td><td>También puede usar un contador de células automatizado, si está disponible</td></tr><tr><td>Agujas hipodérmicas (calibre 27)</td><td>Henry Schein Ltd.</td><td>DIS55510</td><td>También puede usar agujas de 25G (DIS55509) y 30G (Catálogo DIS599)</td></tr><tr><td>Ice</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Idealmente piezas pequeñas en un recipiente para el almacenamiento de jeringas y suspensión de células</td></tr><tr><td>Tijeras Iris</td><td>Fine Science Tools, Inc.</td><td>14084-08</td><td>Ninguna</td></tr><tr><td>Isoflurano</td><td>Henry Schein Ltd.</td><td>1182098</td><td>Ninguno Sistema</td></tr><tr>de<td>imagen de bioluminiscencia/fluorescencia IVIS Lumina III</td><td>Perkin Elmer</td><td>CLS136334</td><td>Opcional si la línea celular de interés tiene genes reporteros bioluminiscentes o fluorescentes</td></tr><tr><td>L-glutamina</td><td>Thermofisher Scientifc</td><td>25030081</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Nitrógeno líquido</td><td>British Oxygen Corporation</td><td>NA</td><td>Opcional si se criopreservan o congelan fragmentos tumorales</td></tr><tr><td>Nitrógeno líquido dewar, 5 litros</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>TY509X1</td><td>Opcional si se croconservan fragmentos tumorales</td></tr><tr><td>Matrigel&reg; Matrix GFR, sin LDEV, 5 ml</td><td>Corning Life Sciences</td><td>356230</td><td>Opcional. También disponible en tamaño de 10 ml (354230)</td></tr><tr><td>Microcentrífuga</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>75002549</td><td>Celdas de pellets a 1200 rpm durante 5-6 minutos</td></tr><tr><td>Mr. Frosty contenedora de congelación</td><td>Fisher Scientific</td><td>10110051</td><td>Opcional si se criopreservan fragmentos tumorales</td></tr><tr><td>NAIR Loción/aceite removedor de vello</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>NC0132811</td><td>También se puede utilizar una cortadora eléctrica con cuchilla fina</td></tr><tr><td>Penicilina/estreptomicina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Mango de bisturí, #7 Short</td><td>Fine Science Tools, Inc.</td><td>10007-12</td><td>Preferencia del usuario siempre que acepte la hoja de bisturí #15 Almohadilla térmica para</td></tr><tr><td>animales pequeños</td><td>VetTech</td><td>HE006</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Microscopio estereoscópico</td><td>GT Vision Ltd.</td><td>H600BV1</td><td>Ninguna</td></tr><tr><td>Solución salina estéril tamponada con fosfato (PBS)</td><td>Thermo Fisher Scientific 10010023</td><td></td><td>Uso para inyecciones y también como parte del exfoliante quirúrgico, alternando con clorhexidina</td></tr><tr><td>Adhesivo tisular (estéril)</td><td>3M Corporation</td><td>84-1469SB</td><td>Alternativamente se puede utilizar sutura cutánea no absorbible (tamaño 6-0)</td></tr><tr><td>Azul tripano</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>5250061</td><td>Ninguno</td></tr><tr><td>Tripsina-EDTA</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>25300054</td><td>Jeringa de 0,05%-0,25%</td></tr><tr><td>Tuberculina (1 ml con gradaciones de 0,1 ml)</td><td>Becton Dickinson</td><td>309659</td><td>Se prefiere la punta deslizante a los</td></tr><tr><td>matraces de cultivo de tejidos Luer Vented, T-75</td><td>Corning Life Sciences</td><td>CLS3290</td><td>También puede usar matraces más pequeños o más grandes, según sea necesario</td></tr></tbody></table>

modelado de tumores óseos primarios y metástasis óseas con implantación de injerto de tumor sólido en hueso

Modeling Primary Bone Tumors and Bone Metastasis with Solid Tumor Graft Implantation into Bone

Los tumores óseos primarios o metástasis óseas de tumores sólidos producen lesiones osteolíticas, osteoblásticas o mixtas osteolíticas/osteoblásticas. Estas lesiones comprometen la estructura ósea, aumentan el riesgo de fractura patológica y dejan a los pacientes con opciones de tratamiento limitadas. Los tumores óseos primarios hacen metástasis a órganos distantes, con algunos tipos capaces de diseminarse a otros sitios esqueléticos. Sin embargo, la evidencia reciente sugiere que con muchos tumores sólidos, las células cancerosas que se han diseminado al hueso pueden ser la fuente principal de células que finalmente hacen metástasis a otros sistemas de órganos. La mayoría de los modelos de ratón singénico o xenoinjerto de tumores óseos primarios implican la inyección intraósea (ortotópica) de suspensiones de células tumorales. Algunos modelos animales de metástasis esqueléticas de tumores sólidos también dependen de la inyección ósea directa, mientras que otros intentan recapitular pasos adicionales de la cascada metastásica ósea inyectando células por vía intravascular o en el órgano del tumor primario. Sin embargo, ninguno de estos modelos desarrolla metástasis óseas de forma fiable o con una incidencia del 100%. Además, se ha demostrado que la inyección intraósea directa de células tumorales está asociada con una posible embolización tumoral del pulmón. Estas células tumorales embólicas se injertan pero no recapitulan la cascada metastásica. Se informó un modelo de ratón de osteosarcoma en el que se implantan fragmentos tumorales frescos o criopreservados (que consisten en células tumorales más estroma) directamente en la tibia proximal mediante una técnica quirúrgica mínimamente invasiva. Estos animales desarrollaron injertos reproducibles, crecimiento y, con el tiempo, osteólisis y metástasis pulmonares. Esta técnica tiene la versatilidad de ser utilizada para modelar metástasis óseas tumorales sólidas y puede emplear fácilmente injertos que consisten en uno o múltiples tipos de células, células genéticamente modificadas, xenoinjertos derivados de pacientes y / o células marcadas que pueden rastrearse mediante imágenes ópticas o avanzadas. Aquí, demostramos esta técnica, modelando tumores óseos primarios y metástasis óseas utilizando la implantación de injerto de tumor sólido en el hueso.

Un resultado positivo se asociaría con el injerto tumoral y el crecimiento tumoral progresivo a lo largo del tiempo. Dependiendo del tipo de tumor, el crecimiento tumoral intraóseo puede estar asociado con cojera progresiva de las extremidades posteriores, pero muchos tumores no causan cojera a pesar de los signos de enfermedad ósea concomitante. El injerto exitoso se documentó con imágenes avanzadas, por lo que habría cambios radiográficos, μCT o μMRI progresivos en la tibia proximal asociados con el fenotipo óseo de la...

Los modelos de metástasis óseas no desarrollan metástasis de manera uniforme o con una incidencia del 100%. La inyección directa de células tumorales intraóseas puede resultar en la embolización del pulmón. Presentamos nuestra técnica de modelado de tumores óseos primarios y metástasis óseas utilizando la implantación de injerto de tumor sólido en el hueso, lo que lleva a un injerto y crecimiento reproducibles.

Modelado de tumores óseos primarios y metástasis óseas con implantación de injerto de tumor sólido en hueso

Primary bone tumors or bone metastasis from solid tumors result in painful osteolytic, osteoblastic, or mixed osteolytic/osteoblastic lesions. These ...

Este estudio permite flexibilidad en la creación de tumores óseos primarios o metástasis óseas mediante la colocación de injertos tumorales sólidos en el hueso. Esta técnica es una diferencia con la inyección de suspensiones de células tumorales en el hueso. Este método supera la limitación de las inyecciones de suspensión de células tumorales, los émbolos pulmonares.Otra ventaja es la creación de un modelo más uniforme en comparación con la metástasis ósea espontánea o después de la inyección intravascular de células. A partir de la implantación de injertos tumorales sólidos, existen posibilidades más allá de los modelos humanos o de ratón, sino el uso de xenoinjertos derivados de pacientes que pueden conducir a terapias adaptadas a pacientes específicos. El enfoque principal es su uso en la investigación del cáncer, como el microambiente tumoral, la metástasis, el descubrimiento de fármacos, la genética del cáncer y la medicina de precisión.La demostración visual es clave para mostrar los pasos clave de la creación del tumor subcutáneo, la disección y la creación del injerto tumoral, y la implantación quirúrgica en la tibia. Para la inducción de tumores subcutáneos, se recolecta

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Research

Investigación

JoVE Journal

Cancer Research

Investigación del cáncer

En la patogénesis de las metástasis óseas, la angiogénesis es un proceso crucial y por lo tanto representa un objetivo de formación de imágenes y terapia. A continuación, presentamos un modelo de rata de sitio específico de metástasis de mama cáncer de huesos y describir las estrategias para la angiogénesis de la imagen de forma no...

Multimodal de imágenes de la angiogénesis en un modelo de rata desnuda de las metástasis óseas del cáncer de pecho utilizando imágenes de resonancia magnética, tomografía computarizada y la ecografía volumétrica

Los modelos animales se utilizan con frecuencia para estudiar la metástasis del cáncer de hueso. En este protocolo vamos a describir dos métodos comunes de la inoculación del tumor para los estudios de metástasis óseas y describir brevemente algunos de los análisis utilizados para supervisar y cuantificar estos modelos.

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Aquí, presentamos un protocolo para implantar las células de cáncer de mama en la almohadilla de grasa mamaria de manera sencilla, menos forma invasiva y fácil de manejar, y este modelo Murino ortotópico mama cáncer con un entorno de almohadilla de grasa mamaria adecuada puede utilizarse para investigar diversos aspectos de la cáncer.

Ortotópico inyección de las células de cáncer de mama en la almohadilla de grasa mamaria de ratones

El presente protocolo describe la inyección de células de osteosarcoma intratibia para generar modelos de ratón con osteosarcoma ortotópico y lesiones de metástasis pulmonar.

Inyección de células de osteosarcoma intratibial para generar osteosarcoma ortotópico y metástasis pulmonar modelos de ratón

Aquí, presentamos un protocolo para la inyección intracardíaca de células de cáncer de próstata humano para generar un modelo de ratón con lesiones de metástasis óseas.

Inyección intracardíaca de células de cáncer de próstata humano para crear un modelo de ratón xenoinjerto de metástasis ósea

Aprende a modelar tumores óseos primarios y metástasis mediante injertos de tumor sólido en hueso. Este método supera las limitaciones de las inyecciones de suspensiones celulares y reduce la embolización pulmonar.

Modelado de tumores óseos primarios y metástasis óseas con implantación de injerto de tumor sólido en hueso

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