Waiting
Elaborazione accesso...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Создание модели рака молочной метастатической мышиных ортотопическая и выполняя мышиных радикальная мастэктомия

Published: November 29, 2018 doi: 10.3791/57849
Automatic Translation
1, 1, 2,3,4,5, 1,6,7,8,9,10
1Breast Surgery, Department of Surgical Oncology, Roswell Park Comprehensive Cancer Center, 2Holy Cross Hospital Michael and Dianne Bienes Comprehensive Cancer Center, 3Department of Surgery, Massachusetts General Hospital, 4Department of Surgery, University of Miami Miller School of Medicine, 5Department of Surgery, Nova Southeastern University School of Medicine, 6Department of Surgery, University at Buffalo Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences, 7Department of Breast Surgery and Oncology, Tokyo Medical University, 8Department of Surgery, Yokohama City University, 9Department of Surgery, Niigata University Graduate School of Medical and Dental Sciences, 10Department of Surgery, Fukushima Medical University

Summary

Мы представляем мышиных ортотопическая груди Рак и радикальной мастэктомии модели с технологией биолюминесценции для количественного определения опухолевых бремя для имитации прогрессии рака молочной железы человека.

Abstract

In vivo мыши модели для оценки прогрессии рака молочной железы имеют важное значение для исследований рака, включая доклинические наркотиков события. Однако большинство практических и технических деталей обычно опущены в опубликованной рукописи, которые, таким образом, делает его сложно воспроизвести модели, особенно когда речь идет о хирургических методов. Биолюминесценции технология позволяет для оценки небольших количеств раковых клеток, даже тогда, когда опухоль не ощутима. Используя выражения Люцифераза раковые клетки, мы устанавливаем техника прививка ортотопическая рака груди с высоким tumorigenesis ставкой. Метастазы в легких оценивается, используя технику ex vivo . Мы, затем создать модель мастэктомии с низкой местных рецидивов показатель для оценки бремени метастатические опухоли. Здесь мы, подробно описать, хирургические методы имплантации ортотопическая и мастэктомии рака молочной железы с высоким tumorigenesis скоростью и низкой местных рецидивов цены, соответственно, для повышения эффективности модели рака молочной железы.

Introduction

Животные модели играют ключевую роль в исследовании рака. Когда гипотеза это доказано в лабораторных условиях, он должны быть протестированы в естественных условиях оценить его клиническое значение. Прогрессии рака и метастазы часто лучше захвачен животных моделей по сравнению с моделями в пробирке, и важно, чтобы проверить новый препарат в животной модели как доклинические исследования наркотиков развития1,2. Однако технические детали экспериментов на животных, часто не хорошо описана в опубликованных статьях, что делает его сложно воспроизвести модель успешно. Действительно авторы, которые создали эти ортотопическая прививки и мастэктомии модели прошли через длинные и строгий процессов методом проб и ошибок. Показатель успеха tumorigenesis после прививки клеток рака является одним из ключевых факторов для определения успеха и эффективности животного исследование3. Линии клетки и количество клеток для прививок, прививка сайта и штамм мышей находятся все важные факторы. Хорошо известно, что существуют огромные различия в результатах экспериментов на животных из-за индивидуальных различий, по сравнению с методами в пробирке. Таким образом получить стабильные результаты, чтобы улучшить эффективность экспериментов на животных и избегать вводящих в заблуждение результатов важно использовать устоявшиеся модели со стандартным методом.

Этот документ содержит4 устоявшихся методов для создания модели мыши ортотопическая и мастэктомии рака молочной железы. Целями этих методов являются 1) имитировать прогрессии рака молочной железы человека и курсов лечения и 2) для проведения в экспериментах in vivo с большей эффективностью и более высокие показатели успеха, по сравнению с мастэктомии методы или другие прививки рака молочной железы. В ортотопическая раковых клеток прививка чтобы имитировать прогрессии рака молочной железы человека, мы выбираем #2 молочной железы жировой ткани как прививка сайт, который расположен в грудь. В большинстве исследований, клеток рака молочной железы привиты подкожно5. Этот метод не требует хирургического вмешательства, и, таким образом, он является простым и понятным. Однако подкожной микроокружения довольно сильно отличается от микроокружения молочной железы, что приводит к прогрессии рака различных и даже молекулярных профили6,7. Некоторые исследования используют #4 молочной железы, который расположен в живот, как прививка сайта6. Однако поскольку #4 молочных желез расположены в животе, чаще метастатические шаблон является перитонеальный рак7, которое происходит с менее чем 10% рака молочной метастатической8. Генерируемые технику, представленные здесь, в #2 молочной железы, рак молочной железы метастазы в легких, который является одним из наиболее распространенных рака молочной железы метастатические узлы9.

С этой техникой целью является также достичь более высокую ставку tumorigenesis с изменчивостью размера минимальной опухоли, по сравнению с другими методами прививки рака молочной железы. Для этого, раковые клетки, приостановлено в желатиновую белка смесь являются прививку под прямое видение через разрез средний передней грудной стенки. Этот метод производит высокий tumorigenesis курс с меньше изменчивости в опухоли размером и формой, по сравнению с подкожной или нехирургических инъекции, как сообщалось ранее3,7.

Мы также представляем методом радикальной мастэктомии мыши, в котором опухоли груди ортотопическая резецируется с окружающих тканей и подмышечные лимфатические узлы. В клинических условиях, стандарт медицинской помощи для больных раком молочной железы без отдаленных метастазов болезни является мастэктомии10,11. Перед мастэктомии подмышечных лимфатических узлов метастазы обследована изображений и дозорный биопсии лимфатических узлов. Если нет никаких доказательств подмышечных лимфатических узлов метастазы, пациент затем рассматривается с полной или частичной мастэктомии, в котором пропущен резекции подмышечных лимфатических узлов. Всего мастэктомии является техника иссечения рака молочной железы с ткани всей груди целиком, тогда как частичной мастэктомии иссечения рака молочной железы с запасом окружающих тканей нормальной груди только, таким образом сохранение оставшихся нормальных грудной ткани в пациента. Однако пациенты сохранить оставшиеся ткани нормальной груди после частичной мастэктомии требуют послеоперационной лучевой терапии, чтобы избежать рецидивов10. Пациенты, которые подмышечных лимфатических узлов метастазы проведения радикальной мастэктомии, который удаляет рака молочной железы с всеми нормальной груди ткани и подмышечных лимфатических узлов и вторгся в тканях en блока10,11. В модель мыши наблюдения для подмышечных лимфатических узлов метастазы и/или послеоперационного излучения не является разумной или осуществимо. Таким образом мы используем метод радикальной мастэктомии избежание местные или подмышечных лимфатических узлов метастазы.

Прививка клетки рака через Вену хвост является наиболее распространенных легких метастазов мыши модель12, так называемой «экспериментальный метастазов». Эта модель легко генерировать и не требует хирургического вмешательства; Однако она не имитировать прогрессии рака молочной железы человека, который может привести к поведению различных метастатической болезни. Чтобы имитировать курс лечения рака молочной железы человека, где метастазы часто возникает после мастэктомии, первичная опухоль удаляется после прививки клеток рака ортотопическая. Этот метод производит меньше рецидивов по сравнению с резекции опухоли простой, как ранее сообщалось13и полезно для Роман терапии, доклинические исследования и для метастатической груди Рак исследований. Методы, описанные здесь, применимы для большинства рака молочной железы ортотопическая модель экспериментов. Однако важно учитывать, что желатиновой белка смесь может повлиять на микроокружения и хирургия может повлиять на стресс/иммунный ответ14. Таким образом исследователи, изучая микроокружения и/или стресс/иммунный ответ должны быть осведомлены о возможности смешанных факторов.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Одобрение от Розуэлл парк всеобъемлющей Рак центр институциональных животное уход и использование Комитета был получен для всех экспериментов.

Примечание: Девяти до двенадцати недель старый самок мышей BALB/c получены. 4T1-luc2 клетки, линия клеток молочной железы аденокарцинома мыши производный от мышей BALB/c, была разработана для Экспресс Люцифераза, используются. Эти клетки культивировали в Розуэлле парк Мемориальный институт (RPMI) 1640 среде с 10% плода бычьим сывороточным (ФБС).

1. Подготовка документов

  1. Оттепель замороженных желатиновой белка смесь (например, Matrigel) на льду в культуре ткани капюшоном.
  2. Чистота и автоклав двух наборов хирургических инструментов (microdissection ножницы, пинцет Adson и иглодержатель) до операции. Подготовить стерилизовать 5-0 шелковыми швами и сухой sterilant (когда последовательные операции планируются).
  3. Клип средней груди волосы мышей с помощью машинки и Марк мышей для идентификации штамповкой уха до времени операции.
  4. Подготовьте таблице процедуры, которые могут быть немедленно использованы для операции.
    1. Распространения Впитывающим вкладышем и исправить углы с лентой, исправить анестезии головных конусов с лентой, положить sterilant и дезинфицирующих средств (хлоргексидин, йода и 75% этиловом спирте) рядом с рабочего пространства и место мышей в порядке операции.

2. Подготовка клеток (10 мышей)

Примечание: Клетки должны быть прививанным в течение 1 ч после отсоединения от блюдо, чтобы избежать жизнеспособность сокращение клеток. В частности суспензию клеток должна быть смешанной в желатиновую белка смесь в течение 15 минут после отсоединения клетки от блюдо для поддержания их жизнеспособность.

  1. Культура клеток 4T1-luc2, линия клетки молочной железы аденокарцинома мыши, выражая Люцифераза, в средствах массовой информации RPMI 1640 с 10% FBS в увлажненные инкубатора при 37 ° C в 5% CO2.
  2. Вымойте клетки сторонником 4T1-luc2 в 10 см блюдо с фосфат амортизированное saline (PBS), с помощью Пипетки серологические 10 мл. Добавьте 1 mL трипсин 0.25%, с помощью пипетки P1000 и, затем, инкубации образца при 37 ° C за 5 мин. Затем, добавить 4 мл питательных сред (RPMI 1640 с 10% FBS) с помощью 5 мл серологических Пипетка и передать 15 мл конические в культуре ткани капюшоном суспензию клеток. Центрифуга суспензию клеток на 180 x g за 5 мин.
  3. Аспирационная супернатант и Ресуспензируйте клетки в 2 мл PBS; затем подсчитать ячейки, используя Горяева.
  4. Приостановите 2 х 106 клеток 4T1-luc2 в 40 мкл холодной PBS (рН 7,4, 4 ° C) в культуре ткани капот.
  5. Смешайте 40 мкл суспензии клеток с 360 мкл желатиновой белка смеси в трубу microcentrifuge 1,5 мл на льду в культуре ткани капот.
    Примечание: Окончательный концентрация составляет 1 x 10 мкл5/20 (1:9 PBS: желатиновой белка смесь). Для модели ортотопическая (без мастэктомии) 1 x 10 мкл4/20 конечная концентрация был использован, чтобы избежать достижения эвтаназии критерии (опухоль размер > 2 см) в течение двух недель.

3. рак клеток прививка

  1. Положите мышей в зале индукции анестезии с 2-4% изофлюрановая и 0,2 Л/мин поток кислорода, до тех пор, пока мышей дышать спокойно (2-3 мин).
  2. Захватить мышь и придать ее плечо бупренорфин 0,05 мг/кг подкожно.
  3. Подтвердите адекватной анестезии, отсутствие реакции на щепотку мыс. Вставьте в отверстие мыши маски, которая позволяет ингаляционных анестезии с 2-4% изофлюрановая и поток кислорода 2 Л/мин, прилагается к блоку угольного фильтра нос мыши.
  4. Сдерживать мыши конечностей с помощью ленты лаборатории и стерилизовать свою кожу с помощью хлоргексидина, йода и 75% этанола, с помощью ватных тампонов.
  5. Сделать 5 мм разрез в середине передней грудной стенки, используя стерильные microdissection ножницы, подъемник правой стороне кожи рядом с разрез и отделить кожу от грудной стенки, используя ножницы, а затем инвертировать кожи подвергать право #2 молочной железы жировой ткани.
  6. Осторожно внедрять 20 мкл суспензии клеток рака с помощью инсулина 1 мл шприц с иглой 28,5 G в жировой ткани под прямое видение через рану.
    Примечание: Игла проходит через рану, не кожи. Держите держа иглу в жировой ткани за 5 s до потянув его, который позволяет время для желатиновых белка смесь затвердеть.
  7. Закройте разрезов кожи путем сшивания, используя стерильные 5-0 не рассасывающиеся шовные материалы.
  8. После операции, вернуться животных в клетке чистой и контролировать их, пока они выздоровели и движутся свободно (после ~ 1-2 мин). Если животное не в добром здравии в течение 24 ч хирургии, администрировать бупренорфин (0,2 мг/кг).
  9. Удаление швов под наркозом (см. шаг 3.1) 7 d после операции.

4. мастэктомии

Примечание: Очень важно время мастэктомии. Если это делается слишком рано, метастаз в легких не происходит. Если это делается слишком поздно, первичной опухоли захватила крупных кровеносных сосудов, которые усложняют полной резекции онкологических. Таким образом несколько моментов времени были протестированы для мастэктомии определить, какой момент производится надлежащего баланса в ожидании метастазов, прежде чем резекции стала слишком сложной. После этого в более чем 50 мыши экспериментов, было продемонстрировано, что идеал мастэктомии в 8 дней после прививки клеток рака (или когда размер опухоли достигает 5 мм) время точкой для достижения надлежащего соотношения между13.

  1. Анестезировать мышь с изофлюрановая 2-4% вдыхании и придать бупренорфин (см. шаги 3.1 и 3.2).
  2. Сдерживать мыши и стерилизовать его кожи (см. шаг 3.4).
  3. Сделать 5 мм Кожный разрез 2 мм слева от хирургического шрам, который был сделан в начальной рака клеток прививка, используя ножницы microdissection. Расширить разрез к корню передних конечностей по удалению опухоли, кожи, включая хирургические шрам и поражения при контакте с опухоли, а также бассейне подмышечных лимфатических узлов, в которой большую часть времени нет видимых лимфатических узлов существует в то время mastect Мики13. Убедитесь в том, чтобы не повредить подмышечные вен.
  4. Закройте дефектов кожи путем сшивания, используя стерильные 5-0 не рассасывающиеся шовные материалы в форме «Y».
  5. То же самое, как в шаге 3.8, вернуть Мышь чистой клетке и монитор до тех пор, пока они выздоровели.
  6. Удаление швов под наркозом (см. шаг 3.1) 7 дней после операции.

5. биолюминесцентных количественной оценки первичной опухоли (ортотопическая прививки без мастэктомии) или легких метастазов (мастэктомии модель)

Примечание: Для количественной оценки бремени первичной опухоли биолюминесценции находится измеренное 2 x в неделю на следующий день после прививки ортотопическая. Для количественного определения метастаз легких биолюминесценции является измеренных 2 x в неделю на следующий день после мастэктомии.

  1. D-люциферин растворяют в Дульбекко фосфат амортизированное saline (DPBS) до конечной концентрации 15 мг/мл в культуре ткани капюшоном. Аликвота его в microcentrifuge свет экранированный 1,5 мл пробирок. Магазин разбавленный раствор при температуре-80 ° C.
    Примечание: Для мыши 20 g 200 мкл разбавленного D-люциферин не требуется.
  2. Откройте изображений программное обеспечение и нажмите кнопку инициализировать.
    Примечание: Она занимает около 15 минут для охлаждения зарядовой (связью ПЗС). Когда КБО достигнет установленной температуры, цвет панели температуры изменяется с красного на зеленый.
  3. Анестезировать мышей с 2-4% изофлюрановая в камере выделенный индукции до изображений (см. шаг 3.1).
  4. Взвешивание мышей.
  5. Придать 150 мг/кг D-люциферин внутрибрюшинно точке середине живота, с помощью иглы 28,5 G.
  6. Установите каждый мышь с носовой конус внутри система электронного фотографирования в лежачем положении (место максимум пяти мышей в то же время). Поддержание анестезии в изофлюрановая 1% - 3% (в 100% кислорода) через конусов нос во время визуализации.
  7. Захват изображения каждые 5 минут для обнаружения пик биолюминесценции для 50 мин (или до биолюминесценции подтвержденных пик).
    1. Выберите люминесценции как Авто, биннинг как средствои поле зрения как D.
    2. Нажмите кнопку получить для захвата изображения.
  8. Вернуть их cage(s) мышей и контролировать их, пока они оправились (см. шаг 3,8).

6. легких метастазов опухоли бремя количественной, Ex Vivo изображений

Примечание: Легких метастазов количественная оценка применима для ортотопическая прививки, так и без мастэктомии модели. В модели мастэктомии ex vivo изображений или выживание наблюдения выбирается в зависимости от цели. В ортотопическая модели прививка (без мастэктомии) большинство случаев производят критерии эвтаназии размер первичной опухоли (> 2 см) приблизительно в 21 дней после прививки.

  1. Количественно метастатического поражения легких через 21 день после прививки клеток рака, ex vivo изображений.
  2. Анестезировать мышей с 2-4% изофлюрановая в камере выделенный индукции (см. шаг 3.1).
  3. Взвешивание мышей.
  4. Придать 150 мг/кг D-люциферин внутрибрюшинно (см. шаг 5.6).
  5. Усыпить мышей от шейки матки вывих, 15 мин после инъекции.
  6. Откройте живота, резка кожи и брюшины в середине живота, изогнутые ножницами Mayo. Расширить разрез справа и слева. Вытащить печени с щипцами пока не визуализируется диафрагмы; Затем вырежьте диафрагмы.
  7. С помощью изогнутые ножницы Майо, вырезать двусторонние ребра от каудальнее (12 ребер) к краниально (1-го ребра) подвергать легких, щелкая передней грудной стенки.
  8. Идентифицировать грудной пищевод, который выглядит как шнур, соединяющий легких к позвоночнику, поднятием легких с помощью щипцов и, затем, вырезать ножницами microdissection пищевода.
  9. Поднять двусторонние легких и сердца с помощью щипцов (применение тяги, потянув вниз, в сторону краниально к каудально) и, затем, сократить трахеи и крупных сосудов легких верхушки в краниально, используя microdissection ножницы.
    Примечание: Это позволяет для изоляции легких и сердца от тела.
  10. Удалите из легких с помощью ножниц microdissection сердце.
  11. Положите легких в 10 см Петри.
  12. Захват изображения биолюминесценции (см. шаги 5.7.1 и 5.7.2) 5 мин после эвтаназии (20 мин после инъекции люциферин).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Модели ортотопическая предназначен для имитации человеческого рака прогрессии (то есть, рост первичной опухоли, следуют лимфатических узлов метастазы и затем далеких легких метастазирования)15. После прививки клеток рака, регулярно количественно биолюминесценции (два или три раза / неделя) (рис. 1A). Биолюминесценции в легких меньше первичного очага и глубже. Биолюминесценции отражает главным образом бремя первичной опухоли в живых мышей3 (рис. 1B и 1 C). Размер опухоли также измеряется суппорта измерения. Объем опухоли оценивался по следующей формуле: объем = (длина) x (ширина)2/2 (рис. 1 d). Количественная оценка бремени опухоли биолюминесценции и суппорт измерения показали аналогичные тенденции в результатах представительных (рис. 1B и 1 D); Однако мы иногда возникающие расхождения. Мы предполагаем, что количественная оценка бремени первичной опухоли, используя биолюминесценции является более точным по сравнению с измерения размера опухоли на суппорт при размере опухоли менее 1,5 см. Потому что он отражает жизнеспособных раковые клетки, даже небольшое количество клеток могут быть обнаружены биолюминесценции, и только раковые клетки могут быть обнаружены внутри опухоли, не включая проникают в клетки иммунной системы или окружающих стромальные клетки3. Эта модель полезна при оценке эффективности регрессии опухоли, при посредничестве анти рака наркотиков и иммунных реакций3,7,16. Опухоль бремя метастазов из легких также может быть определена количественно, ex vivo изображений в этой модели (Рисунок 1E); Однако ограничением является, что мышей должны быть euthanized для количественной оценки бремени метастатические опухоли.

Цель модели мастэктомии является 1) воспроизвести стандарт ухода лечения рака молочной железы человека, который является хирургическое удаление первичной опухоли17, и 2) позволяют серийный количественной оценки бремени метастатической опухоли в естественных условиях. Эта модель особенно полезен в доклинические исследования развития Роман терапии13. Как ранее опубликованные, ингибитор Src, AZD0530, которая показала эффективность в доклинических мышей модели, но не в клинических испытаниях для лечения рака молочной железы, показали эффективность в первичного очага, используя ортотопическая прививки без мастэктомии, но не в легких метастазов, используя модель мастэктомии представлены здесь. Хотя противораковых препаратов (например, антрациклины) иногда используются в организме человека как неоадъювантной терапии для лечения первичного груди опухоли, подавляющее большинство препаратов используются в качестве адъювантной терапии где препараты даются после операции уменьшить риск повторения лечении клинически обнаруживается рак или паллиативного лечения метастатического рака1,7,18. Таким образом была создана эта модель мастэктомии, который имитирует процесс человеческого лечения11.

Через восемь дней после прививки клеток рака, первичной опухоли является хирургически удалены (рис. 2). Чтобы проверить любой из узкоспециализированного наркотиков для метастатических поражений, он должен администрируемых после мастэктомии. Эта модель позволяет для количественной оценки метастатического поражения легких, а также количественной оценки метастатического поражения всего тела, поскольку бремя метастатические опухоли имеет обнаружению биолюминесценции, используя в естественных условиях изображений. Уровень местных рецидивов передней грудной стенки является довольно низким. Наш опыт показывает местных рецидивов составил менее 5% в более чем 50 мышей экспериментов. Однако если сутки 1 биолюминесценции превышает 1.00E + 06 фотонов (10 x больше, чем другие лица), существует высокая вероятность местной остаточной опухоли13. Если есть остатки рака клетки присутствуют, ощутимая опухоль появляется в течение двух недель. Когда есть местной остаточной опухоли, биолюминесценции главным образом отражает что местных рецидивов, вместо того, чтобы любой метастатического поражения. Местные остаточной опухоли, как известно, ведут себя очень по-разному, чем отдаленные метастазы19; Таким образом, эти животные с местных рецидивов (< 5% в нашем опыте) должны быть исключены из любого дальнейшего анализа. Эта модель мастэктомии также позволяет для последовательного метастатические опухоли бремя контроля без необходимости усыпить животных. Кроме того такой биолюминесцентных мониторинг может быть подтверждена ex vivo легких метастазов количественной оценки. Вместо количественного определения метастаз легких, ex vivo изображений, тем самым того, чтобы усыпить животных, выживаемости мышей после хирургического лечения также может контролироваться как переводимые клинических конечной точки (Рисунок 2D). Поскольку Есть нет первичного очага, мышей не может удовлетворить эвтаназии опухоли критерии, которые обычно определяются как опухоль размером > 2 см или изъязвления первичной опухоли. В этой модели 4T1 мастэктомии все мыши умер в течение 60 дней после инокуляции клеток рака из-за метастазирование.

Figure 1
Рисунок 1: обзор ортотопическая модели без мастэктомии. (A) Эта группа показывает время курс ортотопическая модель, используя сингенных модель 4T1. (B) Эта группа показывает всего тела биолюминесценции ортотопическая модели, которая отражает главным образом первичной опухоли. В баре ошибка указывает Среднеквадратичная ошибка среднего значения (n = 10). (C) Эта группа показывает последовательные изображения всего тела биолюминесценции (Всего же мышь). Линейки шкалы показывает, 1 cm. (D) Эта панель показывает размер фактической опухоли группы B, измеряется суппортов. В баре ошибка указывает Среднеквадратичная ошибка среднего значения (n = 10). (E) Эта группа показывает легких ex vivo биолюминесценции изображения 10 ортотопическая модели мышей (n = 10). Указывает панель масштаба 1 см. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: обзор модели мастэктомии. (A) Эта группа показывает время курс мастэктомии модель после 4T1 ортотопическая сингенных имплантации. Линейки шкалы означает, что 1 cm. (B) Эта группа показывает всего тела биолюминесценции мастэктомии модели, которая отражает главным образом метастатического поражения. В баре ошибка указывает Среднеквадратичная ошибка среднего значения (n = 10). (C) Эта группа показывает последовательные изображения всего тела биолюминесценции (Всего же мышь). Используя ex vivo изображений, было подтверждено, что сигналы были от метастаз в легких, и нет местных рецидивов было подтверждено изображений всего тела после легкого удаления. Шкалы бар = 1 cm. (D) Эта группа показывает Каплана-Мейера выживания кривая мастэктомии модели без каких-либо медикаментозного лечения. Мышей были умерщвлены, когда они достигли эвтаназии критерии с любого болезненного состояния. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

За последнее десятилетие мы создаем несколько моделей мышиных рака, включая груди Рак модели3,7,13,16,,2021. Ранее мы показали, что груди рак клеток ортотопическая прививки в ткани молочной железы под прямое видение производится опухоль больше с меньше размер изменчивость по сравнению с клетки вокруг соска без хирургический разрез7 . Эта модель была усовершенствована на используя суспензию клеток в желатиновую белка смесь. Формы опухоли, порожденных желатиновой белка смесь приостановлено клетки были круглыми с меньше изменчивости, тогда как те, порожденных PBS-приостановлено клетки были разбросаны в молочной железы3.

Далее мы проверили, что опухоли, сгенерированных методом хирургического ортотопическая имплантации, представленные здесь весьма выразил гены, чьи сети взаимодействия важны в прогрессии рака по сравнению с теми, которые созданы не хирургического или подкожной 7инъекций. Эти результаты означают, что эта модель имитирует рака молочной железы человека лучше по сравнению с не хирургического ортотопическая или подкожной имплантации7. Мы также показали, что эта модель подходит для оценки иммунной опосредованного регрессии рака молочной железы с помощью аллогенной неприятие3. Однако разрез кожи также может вызвать воспаление вокруг опухоли14. Таким образом в зависимости от гипотезы, проверены следователь, важно рассмотреть воспаление как фактор возможного ужасно.

Помимо неоадъювантной установка подавляющее большинство системной терапии осуществляется после первичной груди опухоль хирургически удалены11. На сегодняшний день, большинство доклинических исследований для разработки новых лекарственных препаратов оценить ответ наркотиков в первичной опухоли, но не в метастатических поражений1,18. Это несоответствие между моделями, животных и человека лечение имеет важное значение потому, что ген профиль метастатического поражения значительно отличаются от тех, из первичного очага22, которая имеет важные последствия для биологии рака и лечения , особенно в эпоху таргетная терапия22. Таким образом эффективность препарата для адъювантной терапии должны оцениваться в метастатических поражений, не просто в первичной опухоли. Мы проверили сроки формирования метастазами лимфатических узлов и легких после прививки ортотопическая, используя модель ортотопическая рака молочной железы 4T116. Мы также продемонстрировали, что резекция первичной опухоли улучшить выживания в метастазирующим раком груди используя мастэктомии модель23. Таким образом мы пытались создать модель мастэктомии после имплантации клеток рака ортотопическая. Однако долгое время было потрачено учредить эту модель низких местных рецидивов. Поскольку раковые клетки вводят через хирургический разрез, раковые клетки легко мигрировать в рану. Кроме того раковые клетки проникать в ткани в непосредственном контакте с опухоль, как окружающие стены мышц груди и кожу. Раковые клетки также метастазы в подмышечных лимфатических узлов без формирования видимый подмышечные массы в то время мастэктомии. В то время как удаление опухоли может быть проще техника, сделать это не переводимые мастэктомии в лечении рака молочной железы как он вызывает рецидивов13. Таким образом этот «радикальная мастэктомия модель» была создана для того, чтобы удалить все раковые клетки от передней грудной стенки и бассейна подмышечных лимфатических узлов, как описано на рисунке 2. Мы подтвердили легких метастазирования по гистологии и легких ex vivo изображений, и там было не блестящие поражения по визуализации всего тела после легкого удаления. В этой модели ортотопическая 4T1 раковые клетки в конечном итоге метастазы в легкие, во всех случаях в течение 21 дня. Однако сроки метастазирования зависит от размер первичной опухоли; Таким образом меньше размер первичной опухоли изменчивость имеет важное значение для мониторинга не только первичной опухоли, но и бремя метастатические опухоли. С помощью смеси желатиновой белка, изменчивость размер опухоли могут быть минимизированы. Однако смесь желатиновой белка может также повлиять на микроокружения опухоли. Таким образом потенциал смешанных факторов, связанных с использованием смеси желатиновой белка должны рассматриваться, в зависимости от гипотезы следователя.

Используя эти методы и выражая Люцифераза раковые клетки позволяют для количественной оценки бремени опухоли с меньшим ошибка измерения, даже в не ощутима опухоли. Существуют две системы репортер, биолюминесцентных и флуоресцентные, чтобы визуализировать сигналы в живых животных. Хотя сообщалось, что сигнал биолюминесценции и флуоресценции может быть достаточно ярко, для количественной оценки, когда целевой сигнал очень низка, фонового сигнала флуоресценции выше, что снижает точность assay. В отличие от этого с большей точностью в нижней сигнал с меньше фоновой помехи24обнаруживается биолюминесценции. Соответственно, большинство исследователей предпочитают использовать системы репортер биолюминесценции в живых животных эксперименты24,25. Однако количественная оценка бремени опухоли по биолюминесценции имеет свои ограничения. Выражая Люцифераза клетки обуви когда люциферин достигает раковых клеток, сердечно-сосудистой системы перфузии26. Если поражения имеет площадь гипоксия и/или гипоперфузии, люциферин не доставляется к клеткам и значение биолюминесценции затем, можно измерять будет ниже, чем фактические опухоли бремя. Действительно мы испытали неуместным биолюминесценции количественной оценки, когда размер опухоли достиг более чем на 1,5 см. Мы предполагаем, что это из-за описанных гипоксических и/или hypoperfused состояния. Таким образом когда опухоль достигает размера ощутима, опухоль бремя количественно биолюминесценции и измерения суппорта. Важное ограничение биолюминесценции количественной оценки рассмотреть это черный мех мышей. Даже после удаления мех, есть пигментация кожи27. Хотя биолюминесценции могут быть обнаружены и количественно мышей с черным мехом, он уменьшается, и, таким образом, важно сравнить мышей тот же цвет меха друг с другом для того, чтобы уменьшить накладывающееся воздействие цвет меха на биолюминесцентных количественной оценки. Использование выражения Люцифераза клеток обеспечивает некоторые уникальные условия для изучения. Например secretable Люцифераза может использоваться для количественной оценки бремени опухоли измерения крови или мочи биолюминесценции28. В модель, представленная здесь, количественная оценка прямых опухоли бремя жизнеспособных раковых клеток в живых животных с не secretable Люцифераза прост и прост, которая не требует сбора образцов крови или мочи.

Похож на модели, которые представлены здесь, производство более эффективным животных эксперимент, производя более высокий показатель успеха tumorigenesis с меньше изменчивости является ключом к доказать выводы. В нынешней модели после того, как следователь узнал технику, это легко для достижения 100% опухолей. Мы также достигли более высоких темпов tumorigenesis помимо модели, которую мы ввели; Кроме того, мы создали модель ортотопическая рака толстой кишки, используя суспензию клеток в желатиновую белка смесь, вместе с технологии биолюминесценции для количественной оценки бремени опухоли21. В заключение Животные модели, представленные здесь обеспечивает подходящую мышиных модель для проведения исследования рака.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана NIH Грант Грант R01CA160688 и Сьюзен G. Komen фундамент следователь инициировал исследования (IIR12222224) для мышей к.т. биолюминесценции изображения были приобретены общий ресурс трансляционная Imaging общий ресурс в Розуэлле Park Всеобъемлющем онкологический центр, который был поддержан рака центр поддержки Грант (P30CA01656) и разделяет инструментария Грант (S10OD016450).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Micro Dissection Scissors Roboz RS-5983 For cancer cell inoculation and masstectomy
Adson Forceps Roboz RS-5233 For cancer cell inoculation and masstectomy
Needle Holder Roboz RS-7830 For cancer cell inoculation and masstectomy
Mayo Roboz RS-6873 For ex vivo
5-0 silk sutures Look 774B For cancer cell inoculation and masstectomy
Dry sterilant (Germinator 500) Braintree Scientific GER 5287-120V For cancer cell inoculation and masstectomy
Clipper Wahl 9908-717 For cancer cell inoculation and masstectomy
Matrigel Corning 354234 For cancer cell inoculation
D-Luciferin, potassium salt GOLD-Bio LUCK-1K For bioluminescence quantification
Roswell Park Memorial Insitute 1640 Gibco 11875093 For cell culture
Fetal Bovine Serub Gibco 10437028 For cell culture
Trypsin-EDTA (0.25%) Gibco 25200056 For cell culture

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rashid, O. M., Takabe, K. Animal models for exploring the pharmacokinetics of breast cancer therapies. Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 11 (2), 221-230 (2015).
  2. Schuh, J. C. Trials, tribulations, and trends in tumor modeling in mice. Toxicologic Pathology. 32, 53-66 (2004).
  3. Katsuta, E., et al. Modified breast cancer model for preclinical immunotherapy studies. Journal of Surgical Research. 204 (2), 467-474 (2016).
  4. Sidell, D. R., et al. Composite mandibulectomy: a novel animal model. Otolaryngology-Head and Neck Surgery. 146 (6), 932-937 (2012).
  5. Ewens, A., Mihich, E., Ehrke, M. J. Distant metastasis from subcutaneously grown E0771 medullary breast adenocarcinoma. Anticancer Research. 25, 3905-3915 (2005).
  6. Kocaturk, B., Versteeg, H. H. Orthotopic injection of breast cancer cells into the mammary fat pad of mice to study tumor growth. Journal of Visualized Experiments. (96), e51967 (2015).
  7. Rashid, O. M., et al. An improved syngeneic orthotopic murine model of human breast cancer progression. Breast Cancer Research and Treatment. 147 (3), 501-512 (2014).
  8. Bertozzi, S., et al. Prevalence, risk factors, and prognosis of peritoneal metastasis from breast cancer. SpringerPlus. 4, 688 (2015).
  9. Kennecke, H., et al. Metastatic behavior of breast cancer subtypes. Journal of Clinical Oncology. 28 (20), 3271-3277 (2010).
  10. Valero, M. G., Golshan, M. Management of the Axilla in Early Breast Cancer. Cancer Treatment and Research. 173, 39-52 (2018).
  11. National Comprehensive Cancer Network. Breast Cancer, NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology. , Available from: https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/breast.pdf (2018).
  12. Versteeg, H. H., et al. Inhibition of tissue factor signaling suppresses tumor growth. Blood. 111 (1), 190-199 (2008).
  13. Katsuta, E., Rashid, O. M., Takabe, K. Murine breast cancer mastectomy model that predicts patient outcomes for drug development. Journal of Surgical Research. 219, 310-318 (2017).
  14. Veenhof, A. A., et al. Surgical stress response and postoperative immune function after laparoscopy or open surgery with fast track or standard perioperative care: a randomized trial. Annals of Surgery. 255 (2), 216-221 (2012).
  15. Wei, S., Siegal, G. P. Surviving at a distant site: The organotropism of metastatic breast cancer. Seminars in Diagnostic Pathology. 35 (2), 108-111 (2018).
  16. Nagahashi, M., et al. Sphingosine-1-phosphate produced by sphingosine kinase 1 promotes breast cancer progression by stimulating angiogenesis and lymphangiogenesis. Cancer Research. 72 (3), 726-735 (2012).
  17. Jones, C., Lancaster, R. Evolution of Operative Technique for Mastectomy. Surgical Clinics of North America. 98 (4), 835-844 (2018).
  18. Rashid, O. M., Maurente, D., Takabe, K. A Systematic Approach to Preclinical Trials in Metastatic Breast Cancer. Chemotherapy (Los Angeles). 5 (3), (2016).
  19. Ramaswamy, S., Ross, K. N., Lander, E. S., Golub, T. R. A molecular signature of metastasis in primary solid tumors. Nature Genetics. 33 (1), 49-54 (2003).
  20. Aoki, H., et al. Murine model of long-term obstructive jaundice. Journal of Surgical Research. 206 (1), 118-125 (2016).
  21. Terracina, K. P., et al. Development of a metastatic murine colon cancer model. Journal of Surgical Research. 199 (1), 106-114 (2015).
  22. Rashid, O. M., et al. Is tail vein injection a relevant breast cancer lung metastasis model? Journal of Thoracic Disease. 5 (4), 385-392 (2013).
  23. Rashid, O. M., et al. Resection of the primary tumor improves survival in metastatic breast cancer by reducing overall tumor burden. Surgery. 153 (6), 771-778 (2013).
  24. Troy, T., Jekic-McMullen, D., Sambucetti, L., Rice, B. Quantitative comparison of the sensitivity of detection of fluorescent and bioluminescent reporters in animal models. Molecular Imaging. 3 (1), 9-23 (2004).
  25. Adams, S. T. Jr, Miller, S. C. Beyond D-luciferin: expanding the scope of bioluminescence imaging in vivo. Current Opinion in Chemical Biology. 21, 112-120 (2014).
  26. Close, D. M., Xu, T., Sayler, G. S., Ripp, S. In vivo bioluminescent imaging (BLI): noninvasive visualization and interrogation of biological processes in living animals. Sensors (Basel). 11 (1), 180-206 (2011).
  27. Chen, H., Thorne, S. H. Practical Methods for Molecular In Vivo Optical Imaging. Current Protocols in Cytometry. 59 (1224), (2012).
  28. Wurdinger, T., et al. A secreted luciferase for ex vivo monitoring of in vivo processes. Nature Methods. 5 (2), 171-173 (2008).
  29. Aoki, H., et al. Host sphingosine kinase 1 worsens pancreatic cancer peritoneal carcinomatosis. Journal of Surgical Research. 205 (2), 510-517 (2016).

Tags

Медицина выпуск 141 мышь молочной железы рак модель ортотопическая сингенных мастэктомия метастазов биолюминесценцию ИВИС
Создание модели рака молочной метастатической мышиных ортотопическая и выполняя мышиных радикальная мастэктомия
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Katsuta, E., Oshi, M., Rashid, O.… More

Katsuta, E., Oshi, M., Rashid, O. M., Takabe, K. Generating a Murine Orthotopic Metastatic Breast Cancer Model and Performing Murine Radical Mastectomy. J. Vis. Exp. (141), e57849, doi:10.3791/57849 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter