Modello in vivo per la prova Effetto dell&#39;ipossia sul tumore metastasi

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

È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

Articolo metodologico

Modello in vivo per la prova Effetto dell'ipossia sul tumore metastasi

12.2K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/54532

⸱

9 dicembre 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

In questo articolo

Sommario

Questo manoscritto descrive lo sviluppo di un modello animale che permette di testare direttamente gli effetti dell'ipossia tumorale sulle metastasi e di decifrare i meccanismi della sua azione. Sebbene gli esperimenti qui descritti si concentrino sul sarcoma di Ewing, un approccio simile può essere applicato ad altri tipi di tumore.

Abstract

L'ipossia è stata implicata nelle metastasi del sarcoma di Ewing (ES) da osservazioni cliniche e dati in vitro, ma mancano prove dirette del suo effetto pro-metastatico e i meccanismi esatti della sua azione non sono chiari. Qui, riportiamo un modello animale che consente di testare direttamente gli effetti dell'ipossia tumorale sulla disseminazione delle ES e di indagare sui percorsi sottostanti coinvolti. Questo approccio combina due strategie sperimentali ben consolidate, lo xenotrapianto ortotopico di cellule ES e la legatura dell'arteria femorale (FAL), che induce l'ischemia degli arti posteriori. Le cellule ES umane sono state iniettate nei muscoli gastrocnemio di topi SCID/beige e i tumori primari sono stati lasciati crescere fino a una dimensione di 250 mm³. In questa fase i tumori sono stati asportati (gruppo di controllo) o gli animali sono stati sottoposti a FAL per creare ipossia tumorale, seguita dall'escissione del tumore 3 giorni dopo. L'efficacia della FAL è stata confermata da un aumento significativo del legame dell'ipossisonda-1 nel tessuto tumorale, da una grave necrosi tumorale e dalla completa inibizione della crescita del tumore primario. È importante sottolineare che, nonostante questi effetti diretti dell'ischemia, è stata osservata una maggiore disseminazione delle cellule tumorali dai tumori ipossici. Questa strategia sperimentale consente l'analisi comparativa delle proprietà metastatiche di tumori primari della stessa dimensione, ma con livelli di ipossia significativamente diversi. Fornisce inoltre una nuova piattaforma per valutare ulteriormente le basi meccanicistiche delle alterazioni indotte dall'ipossia che si verificano durante la progressione del tumore metastatico in vivo. Inoltre, sebbene questo modello sia stato stabilito utilizzando cellule ES, prevediamo che questa strategia sperimentale possa essere utilizzata per testare l'effetto dell'ipossia in altri sarcomi, così come nei tumori impiantati ortotopicamente in siti con una via di approvvigionamento di sangue ben definita.

Introduzione

Sarcoma di Ewing (ES) è un tumore maligno aggressivo che colpisce i bambini e gli adolescenti. ¹ I tumori si sviluppano nei tessuti molli e ossa, comunemente nelle arti. Mentre la presenza di metastasi è il più potente fattore prognostico sfavorevole unico dei pazienti ES, i meccanismi alla base del loro sviluppo rimangono poco chiari. ² tumore ipossia è uno dei pochi fattori implicati nella progressione ES. Nei pazienti ES, la presenza di aree non perfuso nel tessuto tumorale è associata a prognosi infausta. ³ In vitro, ipossia aumenta l'invasività delle cellule ES e attiva l'espressione di geni pro-metastatico.