分節型アデノクロス感染による結腸直腸癌の遺伝子操作されたマウスモデルの確立および高解像度大腸内視鏡によるその監視が提示されている。
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この記事について
サマリー
要約
腫瘍細胞注入に基づく結腸直腸癌マウスモデルは、容易な適用性および費用対効果の利点があるにもかかわらず、厳しい制限があり、腫瘍生物学および腫瘍細胞の播種を正確にシミュレートしない。これらの制限を克服するために、遺伝子操作されたマウスモデルが導入された。しかしながら、そのようなモデルは、特に単一の腫瘍のみが望ましい大腸のような大きな器官において、技術的に要求されている。
その結果、非常に均一な腫瘍を発達させ、腫瘍生物学的研究および治療的試験に使用することができる、免疫担当者で遺伝子操作された結腸直腸癌のマウスモデルが開発された。腫瘍発達は、化合物の条件付き突然変異マウスにおいて、遠位結腸のアデノ - クリーウイルスによる外科的、部分的感染によって開始される。腫瘍は、大腸内視鏡検査によって容易に検出および監視することができる。我々はここで、結腸、高解像度大腸内視鏡検査による腫瘍の監視、および結果として得られる結腸直腸腫瘍の提示。
概要
結腸直腸癌（CRC）は、西洋諸国における癌関連死の主要な原因の1つであり続けている。 1早期の病気の患者の予後は良好であるが、後の段階で多くの腫瘍が診断され、多くの治療法にもかかわらず、予後は限られている。 2,3,4,5
CRCの現在のマウスモデルの大部分は、細胞株または患者腫瘍由来の腫瘍細胞の免疫不全マウスへの移植に基づいている。これは、注射部位および注射のために使用される腫瘍細胞に応じて、局所的に、そして時には転移性腫瘍に至る。しかしながら、得られた異種移植片モデルは、r制限。それらは免疫不全マウスに確立されなければならず、したがって腫瘍と宿主免疫系との間の複雑な相互作用が排除されなければならない。さらに、腫瘍間質は宿主細胞に由来するので、ヒト腫瘍実質とマウス間質との間の相互作用は欠陥があり、したがって疾患を代表するものではない。これらの欠点は、注射のためのネズミ細胞株の使用によって回避することができる。しかしながら、ごくわずかなマウスCRC細胞株しか入手できず、ほとんどの利用可能なヒトCRC細胞株と同様に、モノクローナルであり、非常に未分化である。要約すると、現在利用可能なほとんどのCRCマウスモデルは、高度に人工的であり、ヒト疾患を完全には代表していない。
CRCの遺伝子操作マウスモデル（GEMM）は、結腸内のCRCの主要な突然変異の誘導を介して生成される本物のマウス腫瘍を特徴とするので、これらの欠点を回避することができる。 図12 、図 13 、これは、結腸直腸粘膜内のcreリコンビナーゼによる条件付き（floxed）生殖系列突然変異の活性化によって達成することができる。多くの他の腫瘍実体のGEMMにおいて、組織特異的プロモーターによって駆動される生殖系列（誘導性）cre発現が使用されるが、生殖系列クリスは大腸内で多数の腺腫を導き、良性腫瘍負荷による死を引き起こすので、非常に若い年齢。したがって、本明細書に記載のモデルでは、creを発現するアデノウイルスベクターを用いて、短い結腸セグメントを感染させる。これは、研究者によって定義された時点で粘膜のこの部分内で腫瘍形成の誘導をもたらし、最終的に浸潤性および転移性の癌腫に進行する腺腫をもたらす。腫瘍は本物のマウス腫瘍であり、無傷の微小環境で増殖し、したがって、腫瘍 - 宿主相互作用および転移性カスケードを含む結腸直腸発癌の全体をシミュレートすることができる。このモデルはしたがって、癌の生物学および前臨床的治験の研究のための魅力的なプラットフォームです。
遺伝的に操作されたマウスモデルのCRCの主な欠点は、その技術的な複雑さです。 floxed Apc対立遺伝子を保有するマウスの直腸アデノ - クリード敵を用いた局所クリ - ク送達は以前に記載されている;しかし、腸腫瘍の発生率、多重度および位置は、この技術によって非常に変化し得る。したがって、誘発されるべき部分の外科的締め付けによるアデノ - クリー感染を制限する技術が開発されている。 13動物の福祉を改善し、死亡率と結果として生じる腫瘍の数を減らすために、この手順を変更しました。このプロトコールにより、小型げっ歯類手術の経験を有する全てのラボは、モデルを再現し、再現性が高く、大腸内視鏡に容易にアクセス可能な腫瘍を生成することができなければならない。条件付きのm腫瘍形成に使用される胎盤、腺腫、浸潤性癌および転移の全スペクトルが観察され得る。腫瘍は遠位結腸に位置するため、このモデルでは容易にシリアル内視鏡検査が可能です。
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プロトコル
ここに提示された動物実験は、機関および政府の動物用ケアおよび使用委員会によって独立してレビューおよび承認され、実験動物連合連盟（FELASA）のガイドラインに従って実施された。すべての可能な措置は、麻酔および鎮痛、または必要な場合には早期安楽死を含む苦痛を最小限にするためにとられた。
1.外科的アデノ・クリード感染による局所腫瘍誘導
- 手術用動物の準備
注意：事実上、条件付き（「floxed」）突然変異は、本明細書に記載の方法によって誘導することができる。結腸直腸癌に関連する遺伝子、例えばApc、KrasまたはTp53における突然変異の使用が推奨される。創傷再結合の効率は、切除すべき構築物の大きさに依存する。大きなfloxed配列はあまり効率的に切除されません。全ての対立遺伝子の組換えは、PCによって腫瘍において確認されるべきであるR.- 結腸直腸腫瘍の発生のためには、CRCの基本モデル（括弧内のMGIデータベース番号）に以下の条件付き対立遺伝子のクロスを使用する：
Apc tm2Rak （MGI：3688435） 16
Kras tm4Tyj （MGI：2429948） 17
Tp53 tm2Tyj （MGI：3039263） 18 - 蛍光レポーターアレルが必要な場合（ 例えば 、微小転移巣を検出するために）、次のアレルを使用します：
Gt（ROSA）26Sor tm6（CAG-ZsGreen1）Hze （MGI：3809522） 19
注：上記の株はすべて、NCI Mouse RepositoryまたはJackson Laboratoryから入手できます。絶食は、アデノウイルス感染の前に残っている全ての糞便を洗い流すことができるので、必要とされない。術前の絶食はより高い周術期の死亡率をもたらし、小型のげっ歯類にとっては非常に大きなストレスとなる。 - 全身麻酔の場合、セボフルランを3〜3.5vol％で使用する。 tの損失彼はつま先反射が十分な麻酔を示しています。
- 最初の切開の前に、0.05mg / kgのブプレノルフィンを皮下注射する。
- 眼の軟膏で麻酔したマウスの目を覆い、角膜の乾燥を避ける。
- 小さなテーブルの上に仰臥位にマウスを置きます。マウスを拘束するために非外傷性接着テープを使用してください。
- 電気シェーバー（脱毛クリームを代わりに使用することができます）で腹部を剃り、アルコールスワブやヨウ素で消毒します。製造元が推奨する接触時間を使用してください。
- 手術野を滅菌ドレープで覆う。
注：周術期抗生物質の使用はオプションであり、制度上のガイドラインの対象となります。 - すべての外科手術には、滅菌した一回使用または滅菌済みの器具を使用してください。
- 結腸直腸腫瘍の発生のためには、CRCの基本モデル（括弧内のMGIデータベース番号）に以下の条件付き対立遺伝子のクロスを使用する：
- ミッドライン開腹術と結腸暴露
- 正中線を切開するためにハサミを使用する（メスを使用する）。（〜15mm）の下腹部にある皮膚を覆う。
- 鉗子で腹部の筋肉組織を拾い、慎重にはさみで切開して、腹腔を開きます。
- 遠位結腸を特定し、傷つきにくい鉗子でしか触れない。肛門の近位から約15mmの繊細なクランプ（ 例えば 、マイクロセリピン血管クランプ）で結腸をクランプする。
注：常にコロンの脆弱性に注意してください。穿孔は、必然的に腹膜炎および敗血症をもたらし、動物の安楽死を必要とする。
- Adeno-creウイルスによる分節結腸感染
- 柔軟なテフロン（登録商標）チューブを経肛門的に挿入し、先に肛門縁から15mmのところに配置されたクランプによって達成される内腔閉塞に達するまで注意深く前進させる。過度の力を加えないでください。穿孔につながる可能性があります。
- 30Gカニューレでチューブをカニューレにし、標準的な1mLシリンジを接続し、コロを洗浄する残りの便を避けるために通常の生理食塩水で洗浄する。これには数mLの生理食塩水が必要な場合があります。
- 遠位結腸が空になったら、チューブを取り出してそれを新鮮なテフロン（登録商標）チューブと交換し、再び上記のようにクランプの遠位に直接配置する。
- 近位のクランプの遠位3mm〜2mmのクランプで結腸を閉塞する（挿入されたチューブの上、肛門から12mmのところまで）。その結果、3mmの分離された部分が感染する。
注：セグメントの遠位閉塞のために、Fogarty冠状動脈クリップは、クランプの枝間の管腔内管にもかかわらず、結腸の緊密な閉塞をもたらすゴム化されているので最も適していることが判明している。 - 第2のシリンジ（30Gカニューレで標準1mL）を使用して、クランプされた結腸セグメントに0.25％トリプシン-EDTA50μLを注意深く注入し、10分間インキュベートする。液体が漏れるのを防ぐために、カニューレとシリンジをテフロンチューブに取り付けたままにしておきます。
注記：結腸は、粘膜バリアを壊し、陰茎幹細胞に到達するために膨張されなければならないが、クランプされた部分の穿孔を避けるにはあまり膨張しない。 - 最初に、遠位のクランプを、次にトリプシンチューブを取り外す。
- 約500μLの生理食塩水で遠位結腸を洗浄し、残りのトリプシンを除去する。
- 新しいテフロンチューブを挿入し、遠位クランプを所定の位置に戻し、50〜80μLのアデノウイルス溶液（リン酸緩衝生理食塩水中の10 11プラーク形成単位（PFU）/ mL）で結腸セグメントを膨張させ、30分間インキュベートする図2A ）。
注：アデノクイレとの接触が条件付き突然変異マウスの組織のいずれかで腫瘍発生を引き起こす可能性があるため、ウイルス溶液をこぼさないでください。 - クランプとチューブを取り外します。
- 腹部の閉鎖と術後の回復
- 急速に吸収される6-0で腹壁を閉じる（ 例えば 、ポリジオキサノン（PDS））。
- 外科用創傷クリップで皮膚を閉じます。
- 麻酔から完全に回復するまで、38℃に設定された加熱パッド上にマウスを置く。
- 手術の12時間後にブプレノルフィン0.05mg / kgの別のボーラスを投与し、必要であればさらに12時間毎に追加のブプレノルフィンボーラスを投与する。
- 腫瘍の成長による苦痛の徴候について少なくとも1日1回、マウスをモニターする。
2.結腸鏡検査
注：使用された条件付き突然変異に応じて、アデノウイルス感染は2〜4週間以内に内視鏡的に見える腫瘍を引き起こす。したがって、アデノウィルス誘導の2週間後に最初の術後大腸内視鏡検査を行い、2週間ごとに繰り返す。ネズミ大腸内視鏡検査には市販のシステムを推奨します。 20
- 大腸内視鏡検査用動物の調製
注：断食は必要ありませんed。残りの糞便は、通常、遠位結腸内で良好に形成され、大腸内視鏡検査中に腫瘍を越えて押し出すことができ、従って、絶食の繰り返しのストレスプロセスを不要にする。- 全身麻酔の場合、セボフルランを3〜3.5vol％で使用する。つま先ピンチ反射の喪失は、十分な麻酔を示す。
- 眼の軟膏で麻酔したマウスの眼を覆い、角膜の乾燥を避ける。
- 小さなテーブルの上で仰向けにマウスを拘束します。
- 大腸内視鏡検査
- スコープ（直径1.9 mm、長さ10 cm）を肛門を通して腸管に挿入し、空気を注意深く吹き付けて結腸を拡張させます。検査に必要以上に空気を吹き込まないでください。
注：空気吹き込みの場合、大腸内視鏡検査システムの防曇エアポンプを使用することができます。防曇エアーポンプが利用できない場合は、非常に低い圧力設定の他のエアーポンプを使用することができます。デリケートな減圧弁で空気を吸い込みます。二酸化炭素（CO 2 ）は、小さなげっ歯類では容易にアシドーシスにつながるので避ける必要があります。 - 遠位結腸内の粘膜病変が同定されるまで、慎重にスコープを前方に押します（ 図1A〜1D ）。
- 後で評価するために内視鏡画像を保存します。管腔内腫瘍のための内視鏡的採点システムは以前に記載されている。 20
- 慎重にスコープを取り外し、麻酔から完全に回復するまで38℃に設定された加熱パッド上にマウスを置きます。
- スコープ（直径1.9 mm、長さ10 cm）を肛門を通して腸管に挿入し、空気を注意深く吹き付けて結腸を拡張させます。検査に必要以上に空気を吹き込まないでください。
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結果
適切に実施すると、> 85％の動物が腫瘍を発症する。ここに提示された外科手術の死亡率は<5％であり、大腸内視鏡検査の死亡率は事実上存在しない。大部分のマウスでは、単一の病変が検出される。腫瘍誘導後2〜3週間以内に単一の腫瘍に通常融合する2〜3個の小さな腺腫を約30％で検出することができる。
得られる腫瘍の表現型および生物学的挙動は、動物の条件的変異に大きく依存する。 Apcの局所的な仲介型ノックアウトは、腫瘍形成を誘導するのに十分であり、最初はアデノーマに導き、アデノウイルス感染の2〜4週間後に検出され、12〜16週間以内に侵襲性腺癌に進行する。このプロセスは、条件付発癌性Kras突然変異（Kras G12D）を加えることによって加速され得、結果として生じる腫瘍は、迅速に侵襲性腺癌。発癌性のTp53 R172Hを添加すると、腫瘍は浸潤性および転移性の癌腫に迅速に進行する。生存は腫瘍の遺伝子型に強く依存する。通常、腫瘍誘導後約80〜200日で...
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ディスカッション
それらは一般に生成および維持が容易であるが、細胞系注入に基づく古典的なCRCマウスモデルは人為的であり、ヒト疾患を完全に再現することはできない。結果として、GEMMが開発された。最初のCRC GEMMは、Apc遺伝子のヘテロ接合ヌル変異を有するApc Minマウスであり、したがって、ヒト遺伝性疾患の家族性腺腫様ポリポーシス（FAP）を模倣した。しかし、Apc Minマウスは、結腸に限定されずに常に複数の腸管腺腫を発症する。また、腺腫形成の時間および正確な位置はランダムであり、腺腫が進行する前に良性腫瘍負荷のマウスが死ぬと、腫瘍は悪性病変になることはまれである。したがって、Apc Minマウスは、散発性CRCではなく、FAPのモデルである。他のモデルは、DNAミスマッチ修復遺伝子に突然変異を提示する。 22,23これらのうちのいくつかマウスは遺伝性胃腸癌の優れたモデルであり、散発性結腸直腸癌を代表するものではない。
根底にある遺伝的改変とは別に、散発性および症候性結腸直腸...
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開示事項
著者は何も開示することはない。
謝辞
この作品はMoritz Koch教授の記憶に捧げられています。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 試薬/消耗品 | |||
| Dulbeccoのリン酸塩緩衝生理食塩水 | Life Technologies GmbH | 14190169 | |
| トリプシン-EDTA(0.25%, フェノール-レッド) | Life Technologies GmbH | 25200072 生理 | |
| 食塩水0.9%(E154) | Serumwerk Bernburg AG | 10013 | |
| Aqua ad injectabilia | B.Braun Melsungen AG | 235144 | |
| Ad5CMV-Cre (アデノウイルス, c = 2E+11 PFU/mL) | 遺伝子導入ベクター Core アイオワ | ||
| 15 mL, 50 mL 遠心分離管 | Greiner Bio-One GmbH | 188271/227270 | |
| エッペンドルフ管 1.5 mL/ 2 mL | Sarstedt AG & Co. | 72,695,400 | |
| ペトリ皿 PS 100/15 mm (滅菌済み、ヌクロン) | Fisher Scientific GmbH | 10508921/ NUNC150350 | |
| 1 mL シリンジ (デッドボリュームなし) - Injekt-F SOLO | Braun/neoLab | 194291661 | |
| 30G 注射針 | ベクトン ディッキンソン | 304000 | |
| 名義 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
| 鎮痛/麻酔 | |||
| セボフルラン(Sevoflurane AbbVie) | AbbVie Germany GmbH & Co. KG-Medical | ||
| oxygen | Air Liquide Medical | ||
| (Temgesic) | Indivior Eu Ltd. | - | |
| Bepanthen - 眼科軟膏 | Bayer Vital GmbH | 10047757 | |
| 卓上研究麻酔器 x/O2 フラッシュ w/セボフルラン気化器 | Parkland Scientific | V3000PS/PK | |
| strong>Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Surgical Equipment | |||
| セルロース綿棒 | Lohmann&Rauscher Deutschland | 13356 | |
| インスリン シリンジ EMG 1 mL (30G カニューレ付き) | B. Braun Melsungen AG | 9161627S | |
| ファイン ボア チューブ (ボア: 0.28 mm/ 直径: 0.61mm) | Smiths Medical Deutschland | 800/100/100 | |
| Micro-Adson Forceps | Fine Science Tools | 11018-12 | |
| Iris Scissor - ToughCut | Fine Science Tools | 14058-11 | |
| Olsen-Hegar ニードルホルダー | ファインサイエンスツール | 12002-12 | |
| AutoClip キット | ファインサイエンスツール | 12020-00 | |
| PDS Z1012H 6/0 C1 (外科用縫合糸) | Johnson &Johnson Medical GmbH | Z1012H | |
| 湾曲マイクロSerrefine血管クランプ | サイエンスツール | 18055-05 | |
| ガティスプリングクリップ | Edwards | CDSAFE 6 | |
| プレート062 | テクト | 13854 | |
| アイシス-ヘアシェーバーAesculap | -ブラウン | - | |
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
| 大腸内視鏡検査 | |||
| Cold Light Fountain XENON 175 SCB | Karl Storz | 20132101-1 | カールストルツ コロビューシステム マインツ |
| 光ファイバーライトケーブル | カールストルツ | 69495NL | カールストルツコロビューシステム マインツ |
| TRICAM3チップカメラヘッド | カールストルツ | 20221030 | カールストルツ コロビューシステム マインツ |
| TRICAM SLII カメラコントロールユニット | カールストルツ | 20223011-1 | カールストルツ コロビューシステム マインツ |
| 15インチフラットスクリーンモニター EndoVue | カールストルツ | 9415NN | カールストルツ コロビューシステム マインツ |
| ホプキンスストレートフォワード望遠鏡 直径1.9 mm;長さ 10 cm オートクレーブ可能 光ファイバー 伝送 組み込まれている | カールストルツ | 64301AA | |
| 保護および検査シース | カールストルツ | 61029C |
参考文献
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