前立腺腫瘍解剖に焦点を当て、マウス前立腺癌モデルの壊死および解剖の方法を示す。マウス前立腺腫瘍オルガノイドの生成のためのステップバイステッププロトコルも提示される。
方法論記事
前立腺腫瘍解剖に焦点を当て、マウス前立腺癌モデルの壊死および解剖の方法を示す。マウス前立腺腫瘍オルガノイドの生成のためのステップバイステッププロトコルも提示される。
遺伝子を改変するための相同組換えに基づく方法は、生物学的研究を著しく進めている。遺伝子組み換えマウスモデル(GEMM)は、哺乳類の発達と疾患を研究するための厳格な方法です。当研究室では、部位特異的Cre-loxP組換後システムと前立腺特異的プロモーターを用いて、1つまたは複数の腫瘍抑制遺伝子の発現を欠く前立腺癌(PCa)のいくつかのGEMMを開発しました。本稿では、マウス前立腺腫瘍の解剖に焦点を当てて、これらのPCa GEMMの壊死に対する我々の方法について説明する。過去10年間に開発された新しい方法は、三次元でインビトロで臓器系をモデル化する上皮由来細胞の培養を促進した。また、マウスPCa GEMMsから腫瘍オルガノイドを生成する3D細胞培養法についても詳しく述べる。前臨床癌研究は、2D細胞培養および細胞株由来または患者由来異種移植片モデルによって支配されてきた。これらの方法は腫瘍微小環境を欠き、前臨床試験でこれらの技術を使用する限界である。GEMMは、腫瘍形成と癌の進行を理解するために、より生理学的に関連しています。腫瘍オルガノイド培養は、腫瘍のアーキテクチャおよび細胞系統特性を要約するインビトロモデルシステムである。さらに、3D細胞培養法は、腫瘍細胞培養と比較して正常細胞の増殖を可能にし、2D細胞培養技術を用いてはほとんど不可能である。組み合わせて、前臨床試験におけるGEMMと3D細胞培養の使用は、がん生物学に対する理解を深める可能性を秘めています。
1980年代後半以降、相同組換えによって遺伝子を改変する能力は、生物学的システム1の研究を大きく進めてきた。Cre-loxPのような誘導性、組織、または細胞特異的な組換えシステムおよび部位特異的組換え物は、時間的および空間的に2、3の両方の遺伝子改変に対する制御を容易にすることによって、高度な遺伝子研究を行っている。 4.これらの遺伝的戦略の組み合わせは、実験モデルシステム5、6、7の広い配列を作成しました。
遺伝子組み換えマウスモデル(GEMM)は、個々の遺伝子または遺伝子群が哺乳類の発達や疾患に与える影響を評価するための不可欠なツールです。前臨床癌研究において、GEMMは癌の発達、進行、および治療8を研究するための最も生理学的に関連する厳格な方法である。当研究室は、がんGEMMの生成と特徴付けに特化しています。
米国の男性の間で最も高く診断された非皮癌は前立腺癌(PCa)である。PCa患者の大半は、リスクの低い疾患と生存率が高いが、疾患が進行段階で診断されたり、標的ホルモン療法が積極的で治癒不可能なPCaに進行を誘導する場合、生存率は劇的に低下する。サブタイプ9,10.当研究室では、1つ以上の腫瘍抑制遺伝子の凝対性アセレルを利用したGEMMsを開発しました。前立腺上皮細胞のみで活性化されるプロバシンプロモーターの下流にクレ・レコンビネーゼを用いてトランスジーンを導入したため、腫瘍抑制遺伝子発現の組み換えおよび喪失が前立腺に特異的に起こる。12.我々はまた、Cre13を有する細胞において、Creおよび緑色蛍光タンパク質(GFP)発現を欠く細胞においてトマト蛍光タンパク質発現を誘導するmT/mGと呼ばれるCreレポータートランスジーンを含むためにGEMMを飼育した。この方法の提示と我々の代表的な結果は、我々が我々の研究室で研究するGEMMを示しているが、このプロトコルは、任意のマウスモデルから前立腺癌オルガノイドを生成するために使用することができる。しかし、代表的な結果セクションで詳しく説明したように、特定の腫瘍特性が前立腺癌オルガノイド生成に最適であることを観察しました。
過去10年間で、上皮起源の組織から細胞を培養する新しい方法は、インビトロ14、15の器官系をモデル化する能力の著しい進歩をもたらした。「3D細胞培養」という用語は、オルガノイドの確立と維持に関わる技術に起因しており、一般に、臓器特異的細胞系統によって駆動される二次的なアーキテクチャを組み立てる細胞からなる構造として定義することができる。特性16.これらの新しい方法は、細胞が長期的な成長のために変換や不死化を必要としないという古典的な2D細胞培養とは異なります。したがって、正常細胞の3D培養物は、病気の細胞と比較することができる。これは、通常、正常な細胞対照培養が利用できないがん研究において特に有益です。さらに、オルガノイドは、適切に分化した細胞型を持つ二次組織アーキテクチャを自発的に形成し、2D細胞株よりもインビトロで癌を理解するより良いモデルシステムを作る17。当研究室では、PCa GEMMから分離した腫瘍問題から3Dオルガノイドラインを作成し、インビボデータを補完し、GEMMでは実現できない実験を行っています。
この記事では、明確なマウス前立腺葉と転移性病変の解剖を含む、PCa GEMMの完全な壊死のための書かれた視覚的なプロトコルを提示する。我々は、正常マウス前立腺上皮組織18からオルガノイドを導出するためのDrostらによって以前に発表されたプロトコルに基づいて、マウス前立腺腫瘍からオルガノイドを生成するためのステップバイステップの方法を説明し、示す。
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ここに記載されている動物の手順は、ニューヨーク州バッファローのロズウェルパーク総合癌センターの実験動物資源部門で、施設動物管理および使用委員会(IACUC)の承認を得て行われました。
注:オルガノイドの生成のために前立腺または前立腺腫瘍を分離するために解剖される雄マウスは、少なくとも性的成熟の年齢に達している必要があります - 約8〜10週齢。マウスの特定の年齢は、研究の間で異なる場合があります。年齢を選択する際に考慮すべきいくつかの要因には、前立腺細胞集団における年齢依存的変化、特定のプロモーター主導のCreトランスジーンの年齢依存的発現、および特定のGEMMにおける前立腺腫瘍進行率が含まれる。
1. マウス前立腺腫瘍および転移性腫瘍の解剖とイメージング
2. 前立腺腫瘍組織からの3Dオルガノイドの生成
注:図3は、腫瘍オルガノイドの生成手順の絵画的記述を示す。
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前立腺領域に大きな流体で満たされた原発性前立腺腫瘍を有するマウスの代表的な壊死画像を図2Aに示す。これに対して、図2Bは、個々の前立腺領域が区別できない大きな固体原発性前立腺腫瘍を有するマウスの代表的な壊死画像を示す。蛍光解剖画像は、GFPを発現する図2Bと同じ固体前立腺腫瘍を示し、腫瘍細胞がCreを発現することを示す(図2C)。膀胱などのプロバシンを発現しない組織は、トマトを発現し、したがってCreを発現しない(図2C)。図2Bのマウスの肝臓と肺は、GFPを発現する転移性腫瘍を有し...
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前立腺腫瘍解剖およびオルガノイド生成のためのプロトコル内の重要なステップ
非前立腺組織の除去とマウス前立腺腫瘍の微細な解剖は、非前立腺上皮細胞と正常前立腺上皮細胞の両方がオルガノイドを生成するので、癌オルガノイドの最適な生成のために重要である。特に固形前立腺腫瘍の場合、生存可能な細胞の数を減らす壊死組織による汚染を除去するために生存性腫瘍の領域を分離することが重要である。オルガノイド生成の間、コラゲナーゼを伴う組織消化は、コラゲナーゼへの長期暴露が細胞の生存率を制限するように、熱心に監視されるべきである。がんGEMMに由来するオルガノイドでは、マウスで設計されたすべてのトランスジーンと改変対立遺伝子がオルガノイド中に存在することを確実にするために、各行を完全に遺伝子型化することが重要です。長期の通過後のジェノタイピングの繰り返しは、遺伝子改変が維持されることを確実にするためにも必要である。
前立腺腫瘍解剖とオルガノイド生成の改変とトラブルシューティング
我々は、同じ遺伝子型を有する動物の間でも、前立腺腫...
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著者は開示する財政的な関係を持っていません。
著者らは、HAマウスのノギンFcまたはHAマウスRspo1-Fcのいずれかで安定してトランスフェクトHEK293細胞を提供してくれたスタンフォード大学のカルビン・クオ研究所に感謝したいと思います。また、彼の研究室で蛍光解剖顕微鏡にアクセスさせてくださったディーン・タン博士に感謝します。この研究は、国立がん研究所からD.W.G.にCA179907によってサポートされました。ロズウェルパーク総合癌センターの共有リソースは、国立衛生癌センター支援助成金CA016056によって支援されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.25% トリプシン+2.21 mM EDTA | シグマ | 25-053 | |
| 1 1/4 インチ、23 G、使い捨てシリンジ針 | ベクトン ディキンソン | Z192430 | |
| 10% 中性緩衝ホルマリン | シグマ | HT501128 | |
| 32% パラホルムアルデヒド | 電子顕微鏡サービス | 15714 | |
| A83-01 | MedChemExpress | HY-10432 | |
| Advanced DMEM/F12+++ | Gibco | 12634 | |
| 分析天びん | メトラー・トレド | 30216623 | |
| B27 (50x) | Gibco | 17504044 | |
| Collagenase II | Gibco | 17101015 | |
| Dissecting Board | Thermo-Fisher | 36-1 | |
| EHS Sarcoma matrix, Pathclear Lot#19814A10 | Manufactured by Trevigen | フレデリック国立研究所の国立がん研究所からの要求 | 国立がん研究所からの助成金保有者は、マトリックスをリクエストできます |
| HEPES (1 M) | Sigma | 25-060 | |
| ヒト組換え上皮成長因子 (EGF) | PeproTech | AF-100-15 | |
| L-グルタミン (200 mM) | Sigma | 25-005 | |
| N-アセチル-L-システインシグマ | A9165 | ||
| ペニシリン・ストレプトマイシン | Σ | P4333 | |
| 精密天秤 | メトラー・トレド | 30216561 | |
| #23 | ワールド精密計器 | 504176 | |
| メスハンドル #7, 16 cm | ワールド精密計器 | 500238 | |
| 片刃カーボンカミソリ刃 | フィッシャーブランド | 12-640 | |
| ステンレス鋼解剖はさみ、10 cm、ストレート | ワールド精密機器 | 14393 | |
| アイリス鉗子、10 cm、湾曲した先端、鋸歯状の | ワールド精密機器 | 15915 | |
| ニュージェントユーティリティ鉗子、ストレートチップ、鋸歯状の | ワールド精密機器 | 504489 | |
| Y-276632(ロック阻害剤) | APExBIO | A3008 |
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