方法論記事

NOG マウスの多発性骨髄腫, 骨髄異種のマルチ モーダルな発光とポジトロニック放出断層レントゲン写真撮影/計算断層イメージング

DOI：

10.3791/58056

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2019年1月7日

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1Greater Los Angeles Veteran Administration Healthcare System, 2San Diego Veterans Administration Healthcare System, 3University of California, Los Angeles, 4Perkin Elmer

この記事について

サマリー

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ここで生物発光を用いて、x 線、および陽電子放出断層撮影/コンピューター断層撮影の画像どのように阻止 mTOR の活性を研究する異種移植モデルにおける骨髄にしみ込んで骨髄腫腫瘍に影響を与えます。骨髄にしみ込んで骨髄腫腫瘍生体内ターゲット療法の抗骨髄腫効果の生理学的、非侵襲的関連性とマルチ モーダル解析が可能になります。

要約

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多発性骨髄腫 (MM) 腫瘍は骨髄 (BM) で接がし、彼らの生存と進行はこの微小環境に存在する複雑なの分子・細胞相互作用に依存しています。まだ BM 微小環境はできません簡単にレプリケートされた生体外で、潜在的多く体外と体外実験モデルの生理学的な関連性を制限します。どちらのルシフェラーゼ (リュック) の異種移植モデルを用いたこれらの問題を克服することができます-8226 MM transfected セルがマウス骨格に接が具体的。これらのマウスは、適切な基質を与えられている、D-ルシフェリン、腫瘍の成長と生存に及ぼす療法は、腫瘍の生体内で生成される発光イメージ (結合) の変化を測定することによって分析できます。このバリ データ ポジトロニック放出断層撮影法・計算トモグラフィー (PET/CT) による代謝マーカー 2 と結合-デオキシ - 2-(18F) フッ素 D-グルコース (18F-FDG) を使用して、時間をかけて腫瘍代謝の変化を監視します。腫瘍/骨髄微小環境における複数の非侵襲的測定のためこれらのイメージング プラットフォームを許可します。

概要

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ミリメートルは悪性プラズマ BM に潜入し骨破壊、貧血、腎機能障害、感染症を引き起こす B 細胞から成っている不治の病です。MM は、すべての造血器腫瘍1の 10%-15% アップになります、スケルトンの2を含むに最も多いがんです。MM の開発は最終的に BM3にホーミングする前にリンパ組織の濾胞で確立されている長命の形質細胞の発癌に由来します。BM は非常に異種のニッチによって特徴付けられる多様性と重要な細胞成分、低 pO2 (低酸素)、豊富な血管新生、複雑な細胞外マトリックス MM 2005 年 124に貢献する、サイトカインおよび成長因子のネットワークの地域を含みます。したがって、厳密に BM 中にしみ込んでいる腫瘍によって特徴付けられる播種 MM 異種移植モデルの開発では、MM 病理学生体内で5,6を研究する非常に強力かつ臨床的に関連するツールとなります。ただし、多くの技術的なハードルは、高価とを適用することは困難それらを作るほとんどの xenograft モデルの有効性を制限できます。これは直接観察し、することがなく腫瘍成長/生存率の変化を測定する能力に一貫性と再現性のある腫瘍生着 BM ニッチ内腫瘍開発と制限に長期の時間に関連する問題が含まれています実験7,8のコースの間にマウスを犠牲に。

このプロトコルは、宮川らによって最初に開発された変更された異種移植モデルを使用します。9、骨髄腫細胞と静脈内 (IV) チャレンジ結果、「普及」BM NOD/SCID/IL-2γ(null) (NOG) マウス10に一貫して再現性をもって接が腫瘍。リュック アレルと 8226 ヒト MM 細胞株の安定したトランスフェクションによりこれらの腫瘍の場可視化を実現し、これらの明らかな移植腫瘍細胞6によって生成される、バリの変化を連続測定します。重要なは、NOG マウス骨格に接が具体的に似たような傾向を持つ、様々 なその他リュックを表現するヒト MM 細胞株 (例えば、U266 および OPM2) を利用するこのモデルを拡張できます。ペット像にて一緒にによって ( 18F-FDG) など放射性プローブの吸収を測定することによってマウスの生物発光イメージングによる腫瘍の同定を後すると、これにより重要な追加特性の生化学腫瘍/骨髄微小環境の内で (すなわち代謝、低酸素症の変化、アポトーシス誘導作用の変化) の経路。標識、生物発光、蛍光プローブと MM 進行と病理学の生体を研究するために使用することができますマーカーの広い範囲の可用性によっては、このモデルの大きな強みを強調できます。

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プロトコル

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以下に述べるすべての動物手続機関動物ケアおよび使用委員会 (IACUC) 大きいロサンゼルス VA 医療システムのによって承認された、生殖不能および病原体フリーの条件の下で行われました。

1. ルシフェラーゼ発現 8226 細胞 (8226 ・ リュック) の準備

  1. ヒト MM 細胞株 10% 牛胎児血清 (FBS) と 95% 空気と 5% 二酸化炭素 (CO2) 加湿雰囲気で 37 ° C で 1% ペニシリン-ストレプトマイシン RPMI 1640 培で 8226 を維持します。
  2. 安定したリュックを表現する記者 8226 細胞を生成する 1 x 10 の株 hygromycin (100-350 mg/mL) での選択以前に続いてルシフェラーゼ レポーター ベクトル細胞6 8226 記述6。
  3. 標準無菌培養の条件下で 2-3 週間、媒体、その他の毎日、固定して transfected 8226 細胞株の樹立が生成されるまでの変化細胞を維持します。
  4. D-ルシフェリン、ルシフェラーゼ基板を追加することによってリン酸緩衝生理食塩水 (PBS) の 1 x 106 transfected セル/100 μ L の生体外でルシフェラーゼ活性を確認 (150 μ g/mL 作業ソリューション prewarmed 培地の)、測定し、テスト チューブまたは 96 ウェル プレート ルミノ6を使用してのセルの発光。

2. 同所性同種異種移植モデル

  1. 適切な動物医療施設/病原体フリー無菌条件下で NOG マウス (4-6 週古い、男性または女性) を維持します。
  2. 実験の日に (5 ~ 106セル/マウス x) NOG マウスに静脈注射の 8226 リュック transfected セルを準備します。洗浄セル 3 x 氷冷 PBS で、それらを数えるし、5 x 106セル/200 μ L の PBS の最終的な集中にそれら (マイナス抗生物質と FBS) 氷冷 PBS に再懸濁します) 滅菌試験管に。細胞が氷の上を維持し、できるだけ早く (30-120 分) 以内のマウスに挑戦します。
  3. (イソフルラン、0.5 - 1 L/分、空気の 1-3%) とマウスを麻酔し、加熱パッドの上に仰臥位で向こう向きの頭の動物を配置します。つま先をつまんで anesthetization のレベルを確認します。眼軟膏を目に適用されます。
  4. 1 mL インスリン注射器と 26 G 針を使用してマウス尾静脈 (200 μ L/インジェクション) に 8226 リュック セルを挿入します。
    注: 尾、静脈を拡張し、注射の有効性を増加を暖める熱ランプを使用できます。
  5. 自分の家のケージに動物を返す、彼らが完全に回復するまで動物を監視します。
  6. (下記、図 1 aに示されている) 麻酔下のマウスのバリを測定することによってマウス スケルトン 8226 リュック ・細胞の生着を確認します。
    注: BM 白斑は、フローサイトメトリー (図 1 b) を利用した人間の CD45 表現または収穫された骨 (図 1) の免疫組織化学的にも染色できます。

3生体内でバリの測定

注: 通常、マウスに明らかな移植腫瘍から測定可能なバリは、10-20 日 postchallenge 間の最初を観察できるが、これは実験的に決定する必要があります。

  1. (イソフルラン、0.5 - 1 L/分、空気の 1-3%) とマウスを麻酔し、つま先をつまんで anesthetization のレベルを確認します。その目に眼軟膏を適用されます。
  2. 動物の IP 注入 (200 μ L/インジェクション) を与える"生体内で-グレード"D-ルシフェリン基板 (30 mg/mL 滅菌生理食塩水で希釈した)。
  3. 次のルシフェリン基板の射出 (バリのアクティビティは、45-60 分のマウスで観察をすることができます)、5-10 分内バリを測定、小動物イメージング システム (図 2 で仰臥位で麻酔下の動物を配置することによって).発光、x 線分析を選択し、(図 3) の画像を取得します。
    1. (図 4) のイメージング ソフトウェアを使用して興味 (ROIs) の選択された領域の平均放射輝度 (光子/s/cm2/steradian) を測定します。
    2. その家のケージに動物を返す、それは完全に回復 (約 15-20 分) までそれを監視します。

4. 標的療法マウスの治療

  1. バリのベースラインを測定し、治療グループ (4-8 マウス/グループ) に動物をランダム化します。
  2. テムシロリムス (0.2 - 40 mg/kg のマウス) 5 毎日 IP 注射の残りと追加 5 毎日注射112 日続いての養生法を使用しての IP 注入 (200 μ L/インジェクション) でマウスを扱います。
  3. ルシフェラーゼ活性 (光子/s/cm2/steradian) を測定 2 x 週セクション 3 と時間をかけて、バリの変化のプロットで説明されているようです。腫瘍の変化バリは、シリアル マウス (図 5 b) イメージとして表示できます。
    メモ: これは (通常最初のチャレンジの 45-60 日) 以内に次の症状を呈するまで、毎日動物の監視を実行すること勧め: 重量損失 (注入前に重量比 10% 以上の損失) およびハインドその時点で彼らが安楽死頚部転位続いて CO2チャンバーを用いた下肢の麻痺。

5 ペット/CT による18F-FDG を測定する腫瘍代謝の変化します。

  1. 18F-FDG の過剰の無指定の吸収を避けるために実験する前に 24 時間の彼らの食糧を除去することによって彼らの家のケージに動物を高速です。
  2. 実験の日に18F 標識 PET プローブ (50-100 µCi/滅菌生理食塩水の注入) を準備します。線量校正と時間と18F-FDG プローブの活動を記録します。
    注: 18F は比較的短い半減期 (~ 2 h) があるためこれらのプローブ使用の慎重な準備と計画確立されなければなりません。
  3. (イソフルラン、0.5 - 1 L/分、空気の 1-3%) を持つ動物の麻酔、向こう向きの頭に加熱パッドの上に仰臥位に置きます。つま先をつまんで anesthetization のレベルを確認します。その目に眼軟膏を適用されます。
  4. シールド 1 mL インスリン注射器と 26 G 針を使用して尾静脈 (100 μ L/インジェクション)を介してプローブ注入します。
    注: 尾、静脈を拡張し、注射の有効性を増加を暖める熱ランプを使用できます。
  5. 線量校正器の針/注射器の残留放射能を測定し、活動と時間に注意してください。
    注: マウス培養、投与量、タイミングなどの標準化、データの再現性と比較可能性を確保するためことが欠かせません。
  6. 37 ° C 加熱パッドを使用してプローブ吸収 (45 〜 90 分) の全期間の間に、麻酔下のマウスを維持します。
    注: マウスを静止してプローブの無指定の吸収を避けるために 37 ° C であることが重要です。
  7. マウスの同じようなラベリング回を確保するため約 20-30 分間隔で発生する18F-FDG プローブの注射をずらします。
    注: 適切なワークフローとプローブ注射のタイミングは最適で再現可能な撮像条件になります。
  8. 選択した地域でイメージング システム明らかな移植腫瘍 (図 6) に対応する興味の小動物ペット/CT の18F-FDG 活性を測定します。
    注: 最初に、10 分の静的ペット露出と 2 分 CT 露出をお勧めしますが正確な露光時間は実験的に決定する必要があります。
  9. ホーム檻に動物を返すし、完全に回復するまで、それらを監視します。バック グラウンド レベルにプローブ崩壊しながら 24 時間専用戻り部屋でマウスを家します。
    注: 18F の半減期が短いため新鮮なプローブを用いた複数測定可能週 2 x として頻繁。

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結果

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初期のパイロット研究では MM の腫瘍が簡単に扁平上皮形成 (100% の成功率) が NOD/SCID マウスに 8226 リュック細胞の IV 注射はバミューダ諸島しみ込んで MM の腫瘍を開発しなかった。対照的に、NOG マウスに 8226 細胞の IV 課題内に生成 (15-25 日) 腫瘍スケルトン (と非骨格組織、肝臓や脾臓などの唯一のまれに形成された腫瘍)。物理的に動物を調べることによって、骨格の腫瘍が視覚的に確認できませんでした、ので、他の方法は成功した腫瘍生着と BM (図 1) の内で腫瘍の位置を確認する考慮されなければならなかったと。宮川らによる報告書と同様に(データは示されていない) を使用して挑戦の NOG マウスの血清中9、ヒト IgG 8226 細胞によって生成されるを検出できるが、これらのデータのみの場所や腫瘍の範囲ではなく生着を確認します。複数の動物のシリアルのイメージングは、バミューダ諸島しみ込んで MM 腫瘍 ...

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ディスカッション

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MM6,9,11,12,13の臨床異種移植モデルの様々 なにもかかわらず腫瘍/BM BM 微小環境相互作用を学習する能力は困難14します。 ここで説明したテクニックは、NOG マウス骨格に 8226 リュック腫瘍細胞の迅速かつ再現性の高い生着。

このプロトコルの重要なステップでは、ルシフェラーゼ発現 MM 細胞の樹立とルシフェラーゼ体外15の安定した表現の検証を関与しています。細胞株を確立されているし、NOG マウスに静脈注射による挑戦がバリ活動、生体内で(10-20 日 postchallenge) の内で通常測定することにより...

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開示事項

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著者ケヴィン ・ フランシスは、パーキン エルマーの従業員です。

謝辞

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この作品は、VA のメリット grant1I01BX001532 から、アメリカ合衆国退役軍人事務生物医学研究所研究部によって支えられた、開発サービス (BLRDS)、ピアノ ・ ヨーロッパに認めて VA 臨床科学 R & D サービス (からサポートメリット賞を受賞 I01CX001388) VA リハビリテーション R & D サービス (メリット賞を受賞 I01RX002604)。さらにサポートは j. k. にカリフォルニア大学ロサンゼルス校教員シード補助から来たこれらの内容米国退役軍人局や米国政府の見解を必ずしも表さない。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
8226ヒト骨髄腫細胞株ATCCCCL-155
NOD.CG-PRKDCSCID Il2rgtm1Wjl/SzJ マウス (NOG)Jackson Labs5557
VivoGlo Luciferin 基質PromegaP1041
Hypoxyprobe-1KitHPLHP1-100
PE-CD45 (クローン H130)BD Biosciences555483中のヒトCD45+腫瘍細胞を同定するためのフローサイトメトリーに使用されます
技術70527切除骨の免疫組織化学に使用される一次抗体
ヤギ 抗ウサギ IgG (HRP 結合)ABCAMab205718切除された骨の免疫組織化学に使用される二次抗体
デュアルルシフェラーゼレポーターアッセイシステムPromegaE1910
pGL4.5 ルシフェラーゼレポーターベクターPromegaE1310
IVIS Lumina XRMS生体内イメージングシステムPerkin Elmer
Sofie G8 PET/CTイメージングシステムPerkin Elmer
BM滲出液ウサギ抗ヒトCD45(クローンD3F8Q)細胞シグナル伝達

参考文献

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  18. Wang, M. W., et al. An in Vivo Molecular Imaging Probe (18)F-Annexin B1 for Apoptosis Detection by Pet/Ct: Preparation and Preliminary Evaluation. Apoptosis. 18 (2), 238-247 (2013).

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タグ

PET CTD18F FDG

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