Summary
인간의 전립선 암이 동 소성 모델에 폐 종양 세포와 구별 전이의 형성을 순환, 종양 크기의 정량을 허용한다. 세포가 일차 장기 탈출해야 같이, 혈류를 입력하고, 보조 사이트에 이식,이 모델은 인간에서 효과적으로 시나리오 되풀이되었습니다.
Abstract
우리 연구실은 인간의 전립선 암 (PCA)의 소설 동소 이식 모델을 개발했다. PCA 데스 원발 종양에 의한 것이 아니라 별개 전이 형성 아니기 때문에, 효율적으로 예비 임상이 진행을 모델링하는 능력은 높은 값이다. 이 모델에서, 세포를 직접을 Balb / C 흉선 마우스에서 전립선의 복부 엽에 이식, 4 ~ 6 주 동안 진행 할 수 있습니다. 실험 종료시, 몇몇 뚜렷한 끝점은 크기 및 분자 특성화 일차 종양, 혈액 및 골수에서 순환 종양 세포의 존재 및 정량화, 및 폐로의 전이의 형성으로 측정 될 수있다. 엔드 포인트의 다양한 또한,이 모델은 세포의 능력을 공격하고 도주 차 기관을 입력하고 순환 시스템에서 살아 남기, 임플란트 및 보조 사이트에서 성장의 사진을 제공합니다. 이 모델은 전이를 측정하는데 효과적으로 사용되어왔다단백질 발현 양 변화뿐만 아니라 짧은 처리 시간에서 작은 분자 치료제에 대한 응답에 응답.
Introduction
전립선 암 (PCA)은 남성에서 가장 일반적으로 암 진단, 미국 1에서 암 사망의 두 번째 주요 원인이다. PCA에서의 죽음은 기본 종양의 형성으로 인해 아니라, 전이의 형성이 아니라. 따라서, 환자의 전이의 방지 높은 중요하다. PCA의 마우스 모델은이 질병에 대한 중요한 생물학적 정보를 얻을 수있는 옵션의 다양성을 제공합니다.
PCA의 마우스 모델의 다양한 고유의 장점과 한계, 각각 존재한다. 인간 PCA의 빈도가 높은 반면, 천연 발생 PCA 암 3 전체적인 마우스의 동일한 자화율 불구 생쥐이 극히 드물다. 한 설치류 예외가 methylnitrosourea 테스토스테론 4의 유도를 통해 연령 12 개월에 90 %의 PCA의 속도를 달성 할 수 Lobund 위 스타 쥐 PCA의 개발이다. 이러한 이유로, 그러한 TRAMP 같은 모델 시스템을 유도모델 (마우스 전립선의 형질 전환 선암)가 일반적으로 사용된다. 부정 기선 모델은 전립선 특이 유전자의 발현을 유도하고 증식에서 림프 및 폐 전이 5-6 전립선 상피내 종양 (PIN)로, PCA의 정상적인 진행을 거쳐 수 있습니다. 이러한 모델은 완전 종양 진행의 범위뿐만 아니라 본래의 면역 시스템을 포함을 측정 할 수 있다는 이점을 제공한다. 그러나, PCA 개발의 기초가되는 분자 이벤트는 생쥐와 인간 사이에 다를 수 있으며, 마우스 및 인간 임상 연구 사이의 상관 관계는 변화를 보이고있다. TRAMP 전이 모델을 개발하기 위해 약 28 주간 필요로 예로서 추가로, 이러한 모델은 모두, 시간 소모적이다.
전이를 공부에서 자주 꼬리 정맥 또는 좌심실 주입 모델이 사용됩니다. 이 모델은 빠른 처리 시간의 혜택 및 추가 골 metastas의 존재를 측정 할 수있다특정 세포 라인과 조건을 사용하고 있습니다. 양 외 알. GFP 양성 PC3 세포의 피하 주사가 널리 뼈 전이 7 전파 될 수 있습니다, 그리고 꼬리 정맥과 intercardiac 주사는 또한 뼈 전이의 개발 8-9을 생성 한 것으로보고있다. 이 모델의 주요 제한은 전립선 자체에 존재하는 기본 종양의 부족과 관련이있다. 모델 순환으로 암 세포의 주입에 대한 의존, 이것은 전이성 캐스케이드의 전체 전반을 우회. 그것에 의해 생물학적으로 전이 변화의 중요한 측정하는 주요 기관을 통해 침입을 포함하여 초기 단계의 심사를 배제. 전이성 변환의 많은 규제가 직접적으로 초기 세포 침입에 영향을 미칩니다. 암세포가 보급되면, 클론 변화함으로써 생물학적 증가 크게 해로 전이성 캐스케이드에서 이른 단계는, 치료 적 표적에 대한 높은 우선 순위의 사이트를 구성알 다양성과 효과적인 치료 표적을 감소.
이러한 모델의 많은 한계에 응답하기위한 시도에서, 우리의 실험은 인간 PCA PC3-M 세포주 직접을 Balb / C 비 흉선 마우스의 전립선에 이식 된 인간 PCA의 동 소성 모델을 개발 하였다. 4-6주 후, 폐, 림프절 종양의 크기, 종양 세포 (의 CTCs)를 순환의 존재, 그리고 전이 모두 정량화 할 수있다. 우리는 효율적으로 인간의 PCA 전이 10를 억제하기 위해 4 '의 효능을 평가하기 위해 ,5,7-trihydroxyisoflavone (제니스테인)를이 모델을 사용하고 있습니다. 제니스 타인의식이 소비는 전립선 암 전이 및 사망 11-12 감소에 연결되어 있습니다 만, 이전에는 연구 결과는 제니스테인의 투여는 동물이나 사람에서 PCA의 전이를 변경할 수 있는지 여부를 결정 없었다. 이 연구에서 우리는 제니스테인과 치료가 크게 폐 전이의 수를 감소 것을 보여 주었다. 또한, 우리는 제니스테인의 알을 결정초점 유착 키나제 (FAK), P38의 미토 겐 활성화 단백질 키나제 (P38의 MAPK), 및 열 충격 단백질 27 (HSP27) 등의 기본 종양에서 몇 가지 중요한 프로 전이 단백질의 활성화와 표현을 여과해야.
이러한 결과는 병원에서 관측 맞습니다. 마우스로부터 얻어진 혈액을 사용하여, 우리는 정확하게 제니스테인의 혈중 농도를 측정 할 수 있었다 이러한 제니스 타인 일반식이 소비 인간의 수준과 유사한 것으로 관찰. 또한, 우리의 그룹에 의해 수행되는 단계 II 연구 결과 제니스 타인과 치료에 그 결정, 세포의 침윤과 전이와 관련된 유전자의 전립선 조직의 mRNA 발현의 감소를 경험 한 사람들은, 특히 메탈 타입 2 (MMP-2) 13 행렬.
우리는 또한 인간의 PCA 전이 14 차 종양에서 변형 된 유전자 제품의 표현의 효과를 평가하기 위해이 모델을 사용하고 있습니다. 종양 suppressor의 endoglin는 TGFβ의 수퍼 패밀리의 구성원이며 Smad의 15 신호의 변경을 통해 체외에서 인간의 PCA 세포의 침입을 억제한다. 우리는 인간의 PCA 전이에 endoglin의 효과를 결정하기 위해이 연구를 확장했다. 안정 endoglin의 최저, 표현 세포 라인을 통해 벡터 제어 endoglin는 생쥐에 이식했다. Endoglin 넉다운 세포는 마우스의 38 %에서 최고 폐 전이의 개수뿐만 아니라 CTCs를 보여 주었다. 제어 벡터 이식 마우스는 마우스의 단지 18 % 적은 폐 마우스 당 전이와의 CTCs으로, 중간 반응을 보였다. 높은 endoglin 이식 생쥐의 폐 전이의 거의 완전한 억제와의 CTCs의 완전한 억제를 보여 주었다.
이들은이 기술이 응용 프로그램의 다양한 종류의 두 예입니다. 약물 발견으로부터, 분자 생물학 모델링 변화에,이 모델은 종양 성장 및 몰에 다양한 기능의 효과를 평가하는 높은 처리량 방법을 구비cular 변화의 CTCs의 존재, 그리고 폐와 림프절에서 뚜렷한 전이의 형성.
Protocol
동물과 관련된 모든 절차를 들면, 프로토콜은 노스 웨스턴 대학 기관 동물 케어 및 사용위원회 (IACUC)에 의해 승인되었다. 수술 기법 및 동물 보호 조건은 수의학 직원에 의해 관찰하고 동물 스트레스 또는 사망을 최소화하도록 수정 하였다. 개별 기관은 서로 다른 요구 사항이있을 수 있으며 개발이 수술 기법을 실행할 때 IACUC과 동물의 직원들과 함께 작업하는 것이 중요합니다.
1. 사출에 대한 세포의 준비
- 이 단계는 수술 시작에 가능한 가깝게 수행되어야한다. 실험에 사용되는 세포를 Trypsinize는 판에서 제거하고, 미디어와 중화. 안정적 GFP 형질 PC3-M PCA 인간 세포주가 성공적으로 인해 PC3-M 세포의 빠른 성장 조건으로, 이들 실험을 위해 사용되었다. GFP는 폐 조직 샘플, 및 신속한 판정의 폐 전이의 검출 밖의 용이성 가하고혈액 순환과 종양 세포를 확인하는 골수로부터 얻어지는 배양에서 면역 세포에 비해 암세포. 또한 특정 유전자를 수정하는 경우,이 유전자 변화 안정한 세포주의 생성은 GFP와 형질 감염 한 후, 우선 수행된다. GFP는 또한이 유전자의 기능을 변경하는 경우에, GFP는 생략 될 수있다. 이것은 폐 전이의 검출이 어려운,하지만 여전히 달성 할 것입니다. 예컨대 루시퍼 기반 IVIS 같은 형광 마커를 사용하여 특정 이미징 기술을 사용하는 경우 또한, 다른 형광 단백질 대신 사용될 수있다.
- 225 X g에서 5 분 원심 분리기.
- 225 X g에서 5 분 동안 2.5 × 10 5 세포와 원심 분리기를 분리합니다.
- 멸균 생리 식염수 20 ㎕에 뜨는에 resuspend 세포를 제거합니다.
- 영구 (28) 0.5 ML의 주사기에 대기음 세포 현탁액 ½ G 바늘 (권장 : 다른 브랜드는 문제의 원인이로 켄달 Monojet을), 공기를 보장 없습니다 바늘 알 진입서스펜션 옹.
- 멸균 호일에 주사기를 싸서 사용까지 얼음에 저장합니다.
2. 인간의 전립선 암 세포의 소성을 주입
- 남성 6~8주 이전의 Balb / C 흉선 마우스를 사용합니다. 수술을위한 이상적인 마우스 체중 19-21그램이며, 마우스는 수술 전에 적어도 18g으로 증가하도록 허용한다. 작은 동물은 기술적으로 더 어려운에서 작동 할 수 있습니다. 큰 동물은 종양의 성장과 전이의 느린 반응 속도를 경험하는 경향이있다. 동물은 동물 시설 1 주일 이상 전에 동물의 스트레스를 최소화하는 수술에 수납되어야한다. 실험 설계에 따라 약물 치료는 수술 전 1 주일 시작할 수 있습니다.
- 동물 시설의 지침에 따라 사전 수술 통증의 약물을 주입한다. 1 ML의 주사기에 부착 된 30 ½ G 바늘을 사용하여 0.1 ㎎ / ㎏ 체중 피하 Buprenex가 좋습니다.
- 이소 플루 란 챔버에 동물을 배치하고 동물이 완전히 될 때까지 대기nesthetized. 근육의 어떠한 발가락 반사는이 시점에서 본 제품을 장착 할 수 없습니다. 이 방법은 권장되지만 사용할 수없는 경우, 마취의 다른 방법은 동물 시설의 지시에 따라 사용할 수 있습니다.
- 멸균 절차 후드에 이소 플루 란 챔버 밖으로 동물을 이동합니다. 코 콘 장치에 동물을 배치하고 그 동물이 진행하기 전에 전체 마취하에 다시 확인합니다.
- 멸균 면봉과 베타 딘 스크럽 낮은 복부를 소독 닦아 알코올로 닦아 베타 딘 용액으로 최종 스프레이. 건조하도록 허용합니다.
- 멸균 메스 또는 날카롭게 무균 수술 가위, 약 3 ~ 4 mm의 낮은 정중선 복부 절개 중 하나를 사용하면된다. 부드럽게 집게를 사용하여 방광을 들어 올려 전립선의 복부 로브를 식별합니다. 이 두 개의 엽 (叶)은 방광 바로 아래에 위치해 있습니다. 일부 마우스는 부드럽게 멸균 면봉을 사용하여 옆으로 이동할 수 있습니다 전립선을 포함하는 지방의 작은 층이있을 것이다. 을 최소전자의 모든 장기의 운동과 근육 가능한 경우.
- 누출을 최소화하고 작은 거품이 관찰 보장 전립선에 20 UL 대량 세포 용액을 주입한다.
- 방광을 교체하고 간단한 중단 패턴으로 4.0 흡수 vicryl 모노 필라멘트 봉합사를 이용하여 근육 층을 닫습니다.
- 멸균 9mm 스테이플을 사용하여 피부 층을 닫습니다.
- 깨어 일반적으로 이동 때까지 이소 플루 란 마취에서 동물을 제거하고 모니터링 할 수 있습니다. 복구 기간 동안 가열 패드에 놓습니다.
- 여러 수술은 70 % 에탄올로 수술, 깨끗한 모든 도구 사이에 수행하고, 유리 구슬 살균기를 사용하여 살균되는 경우. 도구는 다음 동물 전에 완전히 식히십시오. 봉합, 면봉, 또는 멸균 면봉을 재사용하지 마십시오.
3. 동물 모니터링
- 동물 시설의 지침에 따라 진통제를 관리 할 수 있습니다. 1 ㎎ / ㎏ 체중 u에게의 피하 멜 록시 캄의 한 복용량의 4 시간 수술 후 투여1 ML의 주사기에 부착 된 30 ½ G 바늘 노래는 제안 추가 투여하여 다음 48 시간마다 12 ~ 24 시간을 따른다.
- 상처가 치유되면 스테이플 동물 7-10일 후 수술에서 제거 할 수 있습니다.
- 동물의 체중, 음식의 소비를 모니터링하고, 실험 종료 때까지 일주일에 두 번 종양 마우스를 촉진하다. 종양이 큰 종양 부담 또는 협박 동물 확인 표시가 될 때마다 다른 일까지 주파수를 증가시킨다. 일차 종양이 소변의 흐름에 방해가 될 수 있으므로이 모델에서 조기 사망은 큰 차 종양의 부담으로 인해, 그래서 15 % 이상 체중 1.5 cm의 직경에 도달 기본 종양의 손실과 모든 동물은 즉시 부검해야 요로 폐색과 동물의 죽음을 방지합니다.
- 동물 환경의 추가 농축의 필요성에 대해 모니터링합니다. 수술의 스트레스는 동물의 내분을 증가시킨다. 대신에 하나의 추가 행동의 케이지 당 두 개의 플라스틱 오두막의 추가알 농축은 이러한 사고를 줄일 수 있습니다. 동물에 보관하는 시설에서 사용할 수의 직원 옵션과 함께 토론한다. 그들이 눈을 자극 수있는 마우스의이 긴장에 속눈썹의 부족을 감안할 때, 오두막, 종이로 만든 농축는 권장하지 않습니다.
4. 부검 절차
- 4-6주 후 종양이 완전히 분명 동물은 증가 된 종양 부담에 무게를 잃는 시작합니다. 종양은 일반적으로 촉지 및 / 또는 시각적으로 명백한 될 수 있습니다. 부검이 시점에서 수행해야합니다. 1 ML의 주사기에 부착 된 30 ½ 게이지 바늘을 사용하여 260 ㎎ / ㎏ 체중에 넴부 탈로의 복강 내 주사를 수행하고, 동물이없는 발가락의 반사 또는 근육의 선물로, 완전히 의식이 될 수 있습니다.
- 동물 무균 수술 가위 나 메스를 사용하여 마취되면, 동물의 측면을 따라 겨드랑이에 수직 한 후, 수평 직접 흉곽 아래에있는 동물의 몸통을 가로 질러심장을 노출합니다. 동물에서 가능한 한 많은 혈액을 수득 응고를 방지하기 DPBS 4 % 소듐 시트 레이트로 플러싱 1 ㎖ 주사기에 부착 된 30 ½ G 바늘을 이용하여 단말 심장 천자를 수행한다.
- 수술 가위 나 메스 기관을 절단하여 동물로부터 폐를 제거하고 즉시 조직 문화 카세트에 10 % 포르말린에 배치합니다.
- 개별적으로 종양에 연결된 혈관을 절단하고 정관이나 정낭 등의 추가 장기를 보장하지하여 동물에서 기본 전립선 종양을 제거 부속.
- 종양의 무게와 크기를 기록한다. 실험실 규모로 그램에서 종양의 무게를 측정한다. 캘리퍼스를 사용 센치에서 종양의 장경의 길이 및 대응하는 수직축을 측정한다. 종양의 크기를 얻기 위해이 값을 곱합니다. 사용 목적에 따라 즉시 액체 질소 및 / 또는 장소에 동결 스냅10 % 포르말린에 조직 카세트.
- 그대로 대퇴골을 유지하기 위해주의하고, 외과 용 가위 또는 메스 및 분리 다리 관절과 고관절과 무릎 관절을 노출합니다. 동물에서 대퇴골을 제거하고 멸균 식염수에 배치합니다.
- 다른 기관이나 그 자료를 확보하고 기관의 지침에 따라 동물 처리. 특히, 림프절은 전이를 갖는 경향들을 은닉 경우 확대 할 경향이 있고, 수확 될 수있다. 이 수술로 인한 수압의 변화에 의해 영향을받을 수 있습니다 그러나,주의를 기울여야합니다.
5. 처리 및 폐 조직 샘플의 면역 염색
- PBS에서 10 % 포르말린에 조직을 배치 24-48 시간 내, 파라핀에 폐를 포함합니다.
- 제 2-3 인접한 4 μm의 폐 조직 섹션을 복용 45 μm의 단차 부에서 폐.
- GFP 양성 세포가 사용 된 경우 (권장), 면역 염색을 수행GFP를위한. 그렇지 않은 경우, 표준 hematoxylin 및 eosin (H & E) 염색을 수행합니다.
NOTE : 인비 트 로젠으로부터 GFP 항체와 결합 다코 구상 + 키트는 제조자의 지시에 따라 성공적으로 사용되어 왔지만, 이것은 어떠한 면역 절차로 변형 될 수있다.
- 맹검 방식으로 전이 점수. GFP 양성 경우, 종양 세포는 크고 독특한 핵을 갖는 이외에 갈색 얼룩이 것이다. 첫 번째 득점 전이, 정확한 점수를 확인하고, 면역 세포를 침투 종양 세포의 존재를 확인하고,하지 H & E 염색 폐 조직을 사용하는 병리학을 참조합니다.
6. 혈액과 골수에서 순환 종양 세포의 확인
- 1.5 ML의 원심 분리기 튜브에 부검에서 수집 된 모든 혈액을 추가합니다. 800 x g에서 원심 분리기 5 분.
- 플라즈마를 제거하고 1 ㎖ ACK 용해 버퍼 (154.95 mM의 염화 암모늄, 9.99 mM의 칼륨 Bicarbo 추가네이트, 0.0995 mM의 EDTA). 혈액 실내 온도 3 ~ 5 분에 앉아 할 수 있습니다.
- 800 x g에서 원심 분리기 5 분.
- 뜨는을 제거하고 세포 배양 배지는 항생제가 포함 된 1 ㎖를 추가합니다. 세포 배양 배지 9 ㎖에 들어있는 T75 플라스크에 세포를 추가합니다.
- 모든 2-3일의 CTCs의 존재를 확인, 10 일 동안 5 % CO 2를 포함하는 습한 분위기에서 37 ° C에서 배양 세포.
- 골수를 들어, 가위, 면도날, 또는 메스를 이용하여 대퇴골 모든 근육 조직을 제거한다. 가까운 가능한 한 끝까지, 뼈의 끝 부분을 제거합니다.
- 23 ¾ G 바늘을 사용하여 부드럽게 1.5 ㎖의 원심 관에 대퇴골의 골수를 꺼냅니다.
- 세포 배양 배지 1 ㎖에 담기 부드럽게 섞어 잘 피펫.
- 세포 배양 배지 9 ㎖에 들어있는 T75 플라스크에 세포를 추가합니다.
7. 종양의 분자 특성
- 중합 효소 연쇄 반응 (PCR) 분석 용의 액체 질소에 냉동 스냅 있었다 종양 샘플을 먼저 드라이 아이스에 분쇄 한 후 1 ㎖ 트리 졸 3 ~ 5 분 동안 조직의 균질화를 사용하여 균질화된다. 트리 졸 추출 제조 업체의 지침에 따라 수행된다. 제조업체의 지시에 따라 RNeasy RNA 분리 키트를 사용하여 RNA를 정제 하였다. cDNA 합성을 수행하고 정량 실시간는 제조업체의 지침에 따라 TaqMan에서 시약을 사용하여 PCR (QRT / PCR)을 권장하지만, 현재 사용중인 모든 PCR 방법에 대해 수정할 수 있습니다.
- , PBS (137 mM의 염화나트륨, 10 mM의 인산 Na, 2.7 mM의 KCl을), 0.5 % 트리톤 X-100, 1 mM의 EDTA : 웨스턴 블롯 분석을 위해, 용해 완충액 1 ㎖와 함께 3-5 분 동안 조직 균질화기를 사용하여 조직을 균질화 2.5 mM의 나트륨 피로 포스페이트, 프로테아제 억제제 칵테일 포스페이트 억제제 칵테일 (2, 3), 10 mM의 불소화 나트륨 및 1 mM의 나트륨 오르토 바나 데이트를 첨가과 1 ㎜의 β-글리세로 포스페이트. 세포 용 해물의 혼합물을 1.5 ㎖의 원심 분리 튜브에 배치된다.
- 센트13,000 X g에서 10 분 동안 rifuge 세포 용 해물의 혼합물이다.
- 새로운 1.5 ㎖의 원심 분리 관에 뜨는 장소를 제거하고 13,000 X g에서 10 분간 다시 원심 분리. 세포 파편은 여전히 존재하는 경우, 추가로 원심 분리 단계가 수행 될 수있다.
- 상층 액을 제거하고 정상적인 실험실 조건에 따라 웨스턴 블롯을 수행합니다.
Representative Results
이 실험을 위해, 우리는이 수술 과정에서 얻은 쥐의 대표 그룹을 보여줍니다. 다섯 생쥐 제어 벡터를 함유 GFP 양성 PC3-M 세포를 이식 하였다. 종양은 6 주 동안 성장을 허용 한 후, 여러 매개 변수를 평가 하였다. 도 1a 및도 1b에서, 우리는 각각의 체중 및 생쥐의 음식 소비의 변화를 보여준다. 인해 마취 체중 및 수술의 날짜 주변 음식 소비의 작은 딥있다. 실험의 과정에서 체중이 서서히 수술 후 증가하고 종양의 부담이 위험 수준에 도달로 실험의 끝으로 감소하기 시작합니다. 이것은이 마우스의 식품 소비에 의해 일치합니다.
도 2a 및도 2b에서 얻어진 대표적인 종양 크기를 나타낸다. 개별 종양의 크기는 다양하지만 평균적으로 우리는 약 1g의 종양을 달성하기로0.5-1.5 cm (2)의 통상의 분산으로 0.5-1.5 g, 1 ㎠, 종양의 크기 사이의 정상적인 차이. 종양의 크기가 다양하지만, 이들은이 논문에서 우리의 이전에 출판 된 작품 10 모두 표시 결과 전이의 수와 상관 관계가 없습니다. 그러나,이 모델에서, 하나는 약물 치료 또는 종양의 무게와 크기에 변화 분자의 효과를 결정할 수있다. 실험에 적합한 엔드 포인트가있는 경우이 모델의 중요한 고려 사항이다. 도 2C 및 2D에서, 우리는 안정적 사주에서 GFP 및 제어 벡터로 형질 특정한 M-PC3 세포주에서 6 주에 종양의 중량 및 종양 크기의 변화를 보여준다. 지난 2 주, 평균 종양 무게는 2.7 배, 종양 크기 1.9 배 증가. 이 실험에서 1-2 주 동안 여분의 첨가가 극적 결과에 영향을 미칠 수 나타낸다. 요인 다수 포함한 종양의 성장을 변경할 수 있듯이눈에 보이는 종양이 마우스의 대부분에서 관찰 될 때까지 나이 등 마우스의 크기, 세포의 통로의 수는, 우리의 실험을 종료하지 권장합니다.
도 3A-3C에서, 전이의 수는 세 가지 방법을 정량화한다. 도 3a에서, GFP 양성 PCA 인간 세포의 총 수를 나타낸다. 도 3b에서, 셀 궤적 또는 전이성 침전물이 위치의 수는, 도시된다. 마지막으로,도 3c에, 별개의 전이의 수는 5 이상 GFP 양성 PCA 인간 세포를 보여주는 세포 깨끗이 결합 그룹에 의해 정의 된 바와 같이, 표시된다. 서로 다른 조건의 대표 사진은 그림 4A-4D에 표시됩니다. 그림 (a)에, 40 배 크기의 개별 셀을 화살표로 강조 표시됩니다. 갈색 염색 및 대형 별개의 핵을합니다. H & E 염색을 사용하여 염색 인접 폐 섹션GFP없이 그 확인,도 4b에 도시되어, 암세포의 검출은 여전히 용이하게 달성. 이 사진은 40 배 크기로 촬영하고 셀은 화살표로 강조 표시됩니다. 그림 4C에서 10 배 크기에 휴대폰 번호를 변경 여러 궤적이 표시되고 각 궤적은 화살표로 강조했다. . 마지막으로, 그림 4D에, 10 세포의 전이 보증금이 표시됩니다. 이러한 방법에 영향을 어떻게 데이터를 마우스 1 및 마우스 3의 차이에 의해 표시됩니다. 마우스 1 폐 섹션 당 700 세포의 평균이 마우스 3에 비해, 폐 섹션 당 21.5 세포의 평균으로, 폐의 전체 세포의 낮은 번호가 있습니다. 그러나, 마우스 3 적은 유전자 좌, 또는 세포가 마우스 1 이상 존재하는 위치를 가지고 있습니다. 마우스 3은 전이의 비교적 적은 사이트가 있지만 면적당 셀의 수는 몇개 인해 매우 큰 셀 번호 전이에 궤적 당 82 세포에서 매우 높다. 반면, 마우스 1보다 독특한 궤적하지만 크게 F를가위치 당 두 개의 세포 만 평균의 위치 당 물병 세포. 서로 다른 매개 변수는 폐의 성장과 증식을 시작하는 자신의 능력에 인신 매매 세포의 반응 속도에 빛을 발산 할 수 있습니다.
또한,도 3D로, 우리는 4 ~ 6 대 주에 부검 생쥐의 폐 당 총 전이성 세포의 변화를 보여줍니다. 도 2C 및 2D에서 설명한 바와 같이, 큰 변화는 실험의 마지막 2 주 후 종양의 무게 및 크기가 관찰된다. 이 그림 3D에 효과적으로 요약된다. 육주에 마우스를 평가 모든 마우스에서 전이성 세포를 보여 주었다 동안 사주에 부검 마우스는 더 전이성 발전을 보여 주었다. 이것은 더 쥐 necropsies이 전이의 형성이 발생하기 위해 늦게 단계 엔드 포인트에서 수행되는 보장의 중요성을 보여줍니다.
이 모델에 추가 된 측정은 내부에서 발생하는 분자의 변화이다 기본 종양. 도 5A-5C에서 우리는 세 가지 예를 QRT / PCR 실험 전이성 진행에 대한 관심의 세 가지 유전자를 측정 보여 매트릭스 메탈로 유형 2 (MMP-2), 매트릭스 메탈로 유형 9 (MMP-9), 열 충격 단백질 27 (HSP27) 각각. QRT / PCR을 통해 측정 된 그 어떤 유전자는이 기술을 사용하여 검출 될 수있다. 또한, 단백질 수준을 웨스턴 블롯 절차를 사용하여 정량화 될 수있다.
그림 1. 관찰 된 체중과 동물의 식품 소비. 그램 AB) 체중, 또는 그램 하루에 마우스 당 평균 음식 소비, 실험을하는 동안 기록에 표시)와 B)에 각각있다.
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그림 2. 개인과 생쥐의 그룹에서 종양의 크기와 종양의 무게. 오 대표 대조군 마우스와 육주의 끝에 오 마우스의 평균 제곱 센티미터 g 및 종양 크기 AB) 종양 중량에 도시) 및 아르 B)이었다. CD) g의 종양 중량의 비교 쥐의 그룹 사이의 제곱 센티미터 종양의 크기는 4-6 주에 부검. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 3. 전이성 개인의 확산과 쥐의 그룹. AC) 평균 전이성 spreaD 오 개별 마우스 및 5 + 세포에 의해 정의 된 바와 같은 세포의 총수 (A), 전이성 세포의 위치 (B), 또는 구별 전이 하나로서 표현 육주 끝에 오 마우스의 평균에 대한 폐 부 당 명확하게 정의 된 클러스터 (C). D)는 마우스 사이에 마우스 당 폐 섹션 당 전이성 세포 수의 평균의 비교는 4-6 주에 부검. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 4. 폐 전이의 대표 이미지. A) 40X 목적에서 개인 GFP 긍정적 인 폐 세포)가 화살표. B로 강조 인접 폐H & E 염색. C에서 동일한 셀을 보여주는에서 절),) 세포. D의 변화 번호) 명확하게 하나의 그룹으로 정의 (10) 암 세포를 포함하는 10 배의 목표에 한 별개의 전이를 포함하는 7 개의 독립적 인 궤적을 가진 10X 목표에 한 폐 섹션.
그림 5. 그 세 가지 전이 유전자의 PCR 분석. QRT / PCR 식스 주에 생쥐에서 수집 된 개인의 종양 샘플에서 수행되었다. MMP-2 (A)의 상대 mRNA의 성적 수준은, MMP-9 (B), 및 HSP27 (C)는, GAPDH로 표준화 측정된다. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
Discussion
본 논문에서 우리는 인간의 PCA 전이의 새로운 쥐 모델을 제공합니다. 이 모델에서, PCA 인간 세포주 PC3-M은 orthotopically 4~6주 개발을 위해 허락을 Balb / C 마우스 흉선 및 전립선 종양에 직접 주입된다. 대표적인 결과 섹션에서, 우리는 마우스의 무게와 음식 소비, 종양의 크기와 무게, 종양의 분자 특성 및 폐에 서로 다른 전이의 형성을 포함하여 수집 할 수있는 데이터의 예를 보여줍니다. 또한, 추가 출력의 다양한 특정 연구 분야에 따라 공부하실 수 있습니다. 일례는 혈액 및 골수의 CTCs 존재이다. 의 CTCs는 상대적으로 드문 이벤트 (우리가 대조군의 약 5-20%에서의 CTCs을 준수)이기 때문에, 우리는이 실험에있는 5 개의 마우스 중 어느 것도 CTCs를 개발하지 놀라지 않았다. 우리의 실험실은 또한 핵 세포 형태를 측정하여 세포 접착의 변화를 결정하기 위해이 모델을 사용하고 있습니다전립선 조직 10. 우리는 또한 Ki67과 전립선 암 (14)의 TUNEL 염색을 사용하여 기본 종양의 증식과 세포 자멸사 상태를 평가하기 위해이 모델을 사용하고 있습니다.
획득 될 수있는 데이터 출력의 다양한 이외에,이 모델은 두 단백질 발현의 변화뿐만 아니라 작은 분자 치료제의 효과를 결정하기 위하여 사용될 수있다. 인간 PCA 전이의 많은 자연과 유도 모델에 비해 4-6 주 이상 소요 시간이있다. 이러한 꼬리 정맥 또는 intercardiac 주입 모델로 높은 처리 시간을 가진 다른 모델은, 따라서 완전히 클리닉 전이성 폭포를 recapitulating하지, 아니 기본 종양의 제한이 있습니다. 우리의 모델에서 종양 세포가 기원의 주요 사이트를 탈출 입력하고 순환 시스템을 생존 및 보조 사이트에 이식해야합니다. 이 단백질 발현의 치료 적 개입 또는 변경이 효과를 제공 할 수하는 단계를 추가로 제공합니다. ADDI맞으면 서, 기본 종양의 존재는 루시 페라 기반 IVIS 16-17로 새로운 이미징 기술을이 모델의 쉬운 응용 프로그램에 대한 허용해야합니다.
이 모델의 장점의 다양한에도 불구하고, 고려해야 할 몇 가지 제한 사항도 있습니다. 연구의 증가는 종양 미세 환경과 전이 (18)의 개발에 면역 시스템의 중요성을 보여준다. 이 모델에서 기인 흉선 짐승의 사용량으로, 면역 시스템의 효과를 평가하는 기능은 할 수 없습니다. 두번째 제한은 PC3-M 세포의 안드로겐 응답의 부족이다. PCA의 초기 진단에, 환자는 종종 첫 번째 라인 치료로 남성 호르몬 치료를 받게 될 것이다. 그러나, 환자는 결국 안드로겐 저항하는 종양이 다시 성장을 시작합니다 될 것입니다. PC3-M 세포는 안드로겐 수용체 결여,이 모델은 포스트 - 안드로겐 내성 C에 대한 약물 치료 또는 단백질 변조의 효과를 측정ancer. 이 제한이지만, 안드로겐 응답 PCA는 현재 잘 관리하고 효과적인 치료의 다양한 옵션을 가지고 있으며, 따라서 안드로겐 저항하는 암 연구보다 눈에 띄게되고있다. 또한이 모델은 특히 마우스의 변화에 마우스를 최소화 마우스의 근친 변형을 사용합니다. 그러나,이 균주는 병원에이 데이터를 외삽 할 때주의해야한다, 따라서 신경, 특정 단백질 또는 작은 분자에 특히 반응 할 수있다.
이 모델은 4 ~ 6 주 빠른 처리 시간의 약물 효능의 효과적인 측정을 제공하지만, 이것은 고려의 장기 약물 투여 효과를 가지고하지 않을 수 있습니다. 많은 현재 치료에 장기간 노출 후, 환자는 약물 내성 암 몇 년 후 치료를 반환 할 수 있습니다. 이 기술의 급속한 턴어라운드는 치료에 저항이되는 종양의 능력을 효과적으로 모델링을 허용하지 않는다. 그러나,이 전의 변조periment, 치료 내성 인간 전립선 암 세포가 주입 될 수 있고, PCA 종양 성장 및 전이를 막는 제 2 세대의 치료의 효과는 모델링 될 수있다. 그룹은 시간이 지남에 기본 종양의 분자 변화를 연구하기 위해 시도하는 경우 또한, 이러한 부정 기선 모델로 장기 모델은 가능성이 그 연구에 더 효과적 일 것입니다.
이 모델의 또 다른 한계는 림프절 및 동물의 폐 전이에 대한 고유의 확산이다. 인간의 따뜻한 부검 연구 (19)에 의해 설명 된대로 이러한 사이트 모두, 전이의 빈도 및 임상 관련 사이트입니다. 그러나 임상 적으로 뼈 전이는 인간의 PCA의 눈에 띄는 기능을 구성하고, 따라서이 recapitulating 모델은 관심입니다. 불행하게도, 이러한 꼬리 정맥, intercardial 주입, 또는 직접 주입하지 않고 뼈 전이를 보여주는 매우 적은 모델로, 마우스 모델에서 요점을 되풀이하기가 어렵습니다뼈 20. 뼈에 타겟팅 키 실험 중요하다 따라서 경우, 다른 모델이 더 효과적 일 수있다. 그러나,이 모델은 골수 종양 세포 순환의 형태로 뼈에 트래픽의 일부 측정을 제공 않는다.
이러한 한계에도 불구하고,이 기술은 인간의 PCA의 강력한 모델입니다. 짧은 처리 시간에서 원발 종양뿐만 아니라, 전이성 형성에 모두 효과를 측정 할 수있는 능력은 다양한 애플리케이션을 제공한다. 이 모델에서 세포가 차 기관을 탈출 입력하고 혈류에서 생존 및 보조 사이트에서 임플란트, 인간의 과정을 recapitulating해야합니다. 기본 종양의 분자 특성의 추가 측정, 세포 형태의 변화 및 순환 종양 세포의 존재는 하나의 모델에서 정보의 광범위한 숨을 제공합니다. 이 절차는 약물 발견의 맥락에서뿐만 아니라 종양 생물학의 변화를 연구하는 모두 사용될 수있다.
Disclosures
저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
Acknowledgments
이 작품은 RCB, CA122985 및 전립선 SPORE CA90386, 및 JMP, NIH T32 AG000260 "연령과 관련된 질환의 신약 개발 교육", 그리고 월터 S. 그리고 루시엔으로 건강 (NIH)의 국립 연구소에서 교부금에 의해 지원되었다 노스 웨스턴 대학의 생명 과학 드리 대학원 프로그램. 우리는 또한 노스 웨스턴 대학에서 마우스 표현형 및 조직학 연구소 병리 핵심 시설을 감사드립니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| 1 ml Syringe, Tuberculin, Slip-Tip | Becton Dickinson | 309659 | |
| 23 G 3/4 Precison Glide Needle | Becton Dickinson | 305143 | |
| 30 G 1/2 Precision Glide Needle | Becton Dickinson | 305106 | |
| Alcohol Wipes | Triad | 10-3001 | |
| Autoclip Applier, 9mm, Stainless Steel | Becton Dickinson | 427630 | |
| Clips, 9mm | VWR | 15431-673 | |
| Convertors Polyline Towel (Sterile) | Cardinal Health | 3520 | |
| Cotton-Tipped Applicators, 6 inch, Sterile, Wooden Shaft | Fisher | 23-400-125 | |
| Curad Sterile Cotton Balls | VWR | 500043-544 | |
| Derf Needle Holder, Integra Miltex, 121 mm (4 3/4") | VWR | 95039-192 | |
| Duraprene SMT Sterile Neoprene Powder-Free Surgical Gloves | Cardinal Health | 2D72PN70 | |
| Germinator 500 | Cell Point Scientific | SN 7030 | |
| Kendall Monojet Needles, 1/2 cc syringe with permanent 28 G 1/2 needle | Tyco | 1180528012 | |
| Medium Heating Pad | VWR | 100229-094 | |
| Merit Iris Scissors, Sklar, 11.4 cm (4 1/2") | VWR | 94000-000 | |
| Metric/English Vernier Caliper | VWR | 19155-057 | |
| PDS*11 Violet Monofilament Sutcher 4-0, 27" | Ethicon | Z304H | |
| VetEquip Inhalation Anesthesia System | Contact Your Animal Facility for Availability | ||
| VWR Premium Tissue Cassettes | VWR | 18000-010 | |
| VWR Specimen Forceps, Serrated, Straight, 114 mm (4 1/2") | VWR | 82027-440 | |
| Reagents | |||
| Betadine Surgical Scrub | Fisher Healthcare | 19-027132 | |
| Buprenex | Controlled Substance - Obtain from Animal Facility | ||
| Dako DAB + Chromagen | Dako | K3468 | |
| Dako Envision + System HRP-Labeled Polymer, Anti-Rabbit | Dako | K4003 | |
| Dako Envision Kit Protein Block | Dako | X0909 | |
| Formalin | VWR | 95042-908 | |
| GFP Antibody | Invitrogen | A11122 | |
| Hematoxylin | Mayer | MH580-2.5L | |
| Meloxican | Obtain from Animal Facility | ||
| Nembutal | Controlled Substance - Obtain from Animal Facility | ||
| Rneasy RNA Isolation Kit | Qiagen | 74104 | |
| Sterile Saline | Obtain from Animal Facility | ||
| Taqman Reverse Transcription Reagents | Life Technologies | N8080234 | |
| TaqMan Universal PCR Master Mix | Life Technologies | 4304437 | |
| Trizol | Invitrogen | 10296 | |
References
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