我々は、婦人科および泌尿器科癌細胞株および患者由来腫瘍の生着のための代替、移植可能なインビボモデルとして鶏絨毛アラント膜モデルを提示する。
方法論記事
我々は、婦人科および泌尿器科癌細胞株および患者由来腫瘍の生着のための代替、移植可能なインビボモデルとして鶏絨毛アラント膜モデルを提示する。
マウスモデルは、インビボ癌研究のベンチマーク検査です。しかし、コスト、時間、倫理的配慮により、生体内がんモデルの代替が求められています。鶏絨毛性膜(CAM)モデルは腫瘍の発生の直接視覚化を可能にし、生体内のイメージ投射のために適している安価で、急速な代わりの代わりを提供する。そこで、婦人科腫瘍と泌尿器科腫瘍をこのモデルに移植するための最適化されたプロトコルを開発しようとしました。受精後約7日間、空気細胞は卵の血管化側に移動し、そこで開口部がシェルに作成される。マウスおよびヒト細胞株および一次組織からの腫瘍は、その後生着することができる。これらは、通常、細胞外マトリックスと培地の混合物に播種され、細胞の分散を回避し、細胞が血管供給を募集するまで栄養補助を提供する。腫瘍は、卵が孵化する前にさらに14日間まで成長し得る。ホタルルシフェラーゼを安定してトランスキュアした細胞を移植することにより、生物発光イメージングは、胚全体に広がる膜および癌細胞上の腫瘍増殖の敏感な検出に使用することができる。このモデルは、潜在的に腫瘍原性、浸潤、転移、および治療効果を研究するために使用することができます。鶏のCAMモデルは従来のマウスモデルと比較してかなり少ない時間および財源を必要とする。卵は免疫不全で免疫寛容であるため、あらゆる生物の組織を、ヒト組織の移植に必要な高価なトランスジェニック動物(例えばマウス)なしで移植できる可能性がある。しかし、このモデルの利点の多くは、腫瘍発生時間の短縮や免疫不全/免疫寛容な状態など、潜在的に制限である可能性があります。さらに、ここに提示されたすべての腫瘍タイプは鶏絨毛性膜モデルに生着したが、腫瘍の成長の程度はさまざまである。
マウスは、悪性腫瘍を含むヒト疾患の研究のための古典的なモデル生物として機能している。哺乳類として、彼らは人間と多くの類似点を共有しています。それらの高度な遺伝的類似性は、ヒト疾患の遺伝的制御に対する巨大な洞察を提供するために、マウスゲノムのトランスジェニック操作を可能にした1.マウスの取り扱いと実験に関する豊富な経験は、その結果、生物医学研究のための選択のモデルとなっています。しかし、マウスモデルに関する倫理的および科学的な懸念に加えて、彼らはまた、非常に高価で時間がかかる可能性があります2,3.腫瘍の発症には数週間から数ヶ月かかる場合があります。典型的な施設の住宅だけでも、腫瘍が発達している間、数百〜数千ドルで実行することができます。卵巣癌は、マウスモデルの成長が容易に数ヶ月かかることがあるため、この欠点の一例である。研究の進行の遅れは、卵巣癌患者の持続的に低い5年生存率にわずか47%(すなわち、30年間でわずか10%の生存率の増加)に影響を与える可能性4。同様に、泌尿器科癌(腎臓、前立腺、膀胱癌)は、米国における全癌症例の19%、癌関連死の11%を占めている4。したがって、婦人科癌と泌尿器科癌を研究するための新しいインビボアプローチは、たとえこのモデルが最初のスクリーニング実験にのみ適用されるとしても、実験室にかなりの時間、労力、そしてお金を節約できる。さらに、結果として得られる研究結果の加速は、これらの癌と診断された177,000人の個人に大きな影響を与える可能性があります。
Chicken CAMモデルは、前述の問題に対処する多くの利点を提供します。血管新生5、6、腫瘍細胞浸潤7、8、転移7、9を研究する一般的なモデルは、神経膠腫10、11、12、頭頸部および頸部扁平上皮癌13、14、白血病15、16、膵臓癌17、膵臓癌17、および膵臓癌17、および癌の多くの形態を研究するために既に使用されている大腸癌18.さらに、CAMモデルは、神経芽細胞腫19、バーキットリンパ腫20、黒色腫21、およびネコ線維肉腫22に対して生成されている。以前の研究では、膀胱癌23および前立腺癌細胞株24の生着も提示されているが、プロトコルの詳細は限られている。卵はマウスよりずっと安いだけでなく、再現性の高い結果25、26を生み出す。それらは速い血管系の発達を示し、腫瘍の生着は数日の速さで起こり、開いた窓を通して縦方向に視覚化することができる。卵子受精と孵化の間の21日の時間枠で、実験は数週間以内に完了することができます。さらに、低コスト、限られた住宅ニーズ、および小型は、マウス研究のために禁止される大規模な実験を容易に可能にする。
そこで、婦人科がんや泌尿器科がんの生着に向けてCAMモデルを最適化することを検討しました。初期の鶏胚27の免疫不全状態のために、マウスおよびヒト細胞の両方を容易に移植することができる。したがって、卵巣癌、腎臓癌、前立腺癌、膀胱癌の生着に成功しました。これらの腫瘍タイプのそれぞれについて、CAMは確立されたマウスおよび/またはヒト腫瘍細胞株を容易に受け入れる。重要なことに、採取された新しい原発性ヒト腫瘍組織は、消化された細胞または高い成功率を有する固形組織の断片から生着することもできる。これらのがんの種類と細胞源のそれぞれは、最適化が必要です。
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本書に示された実験はすべて、カリフォルニア大学ロサンゼルス校(UCLA)の適切な倫理委員会によって審査され、承認されました。識別されていない原発性ヒト腫瘍の使用は、UCLA機関審査委員会(プロトコル番号17-000037、17-001169、および11-001363)によって承認されています。UCLAでは、鶏の胚を使用した実験には動物研究委員会の審査は必要ありません。プロトコルの承認は、卵が孵化する場合にのみ必要です。しかし、動物の安楽死のためのAVMAガイドラインなどのベストプラクティスは、鶏の胚を倫理的に処理し、可能な限り痛みを避けるために使用されました。研究者は、CAMモデルを使用して研究を行う前に、機関で監視要件を確認するよう促されます。
1. 卵の準備
2. 卵を開く
注:CAMが完全に開発されたときに卵の開口部を行う必要があります。これは通常、開発 7 日目または 8 日目です。
3. 移植のためのがん細胞懸濁液の準備(オプション1)
注:これは、理想的には7日から10日目の間に行われるべき移植の直前に完了する予定です。移植日に関する詳細については、ステップ5または6の冒頭の注記を参照してください。このアプローチは、すべての細胞株および培養腎臓癌腫瘍消化に使用された。
4. 移植のための腫瘍片の準備(オプション2)
注:これは、理想的には7日から10日目の間に行われるべき移植の直前に完了する予定です。移植日に関する詳細については、ステップ5または6の冒頭の注記を参照してください。原発性卵巣癌および膀胱癌は腫瘍片として移植された。
5. ノンスティックリングを使用した移植(オプション1)
注:CAMが完全に開発されている場合、細胞は開発7日目から移植することができます。移植は、腫瘍の発生と所望の実験のための十分な時間を可能にする孵化の前にいつでも起こり得るが、胚の免疫細胞が10日目の受精後27の周りに存在し始めることに注意してください。腫瘍の増殖速度は細胞の種類によってかなり異なり、目的の細胞タイプについて経験的に決定される必要があります。卵巣癌および前立腺癌細胞を非スティックリング法を用いて移植した。ノンスティックリングが利用できない場合、ピペットチップを同様のサイズにカットして使用する場合があります。
6. ノンスティックリングなしの移植(オプション2)
注:CAMが完全に開発されている場合、細胞は開発7日目から移植することができます。移植は、腫瘍の発生と所望の実験のための十分な時間を可能にする孵化の前にいつでも起こり得るが、胚の免疫細胞が10日目の受精後27の周りに存在し始めることに注意してください。この方法は、腎細胞癌細胞および膀胱癌細胞を移植するために使用した。
ホタルルシメラーゼの生物発光イメージングは腫瘍を示す
注:移植された細胞がホタルルシフェラーゼまたは他のイメージング因子をコードする遺伝子で安定に導入された場合、得られた腫瘍は、生物発光イメージングを使用して視覚化され得る。卵殻からの背景が高いため、無傷の卵には蛍光イメージングは推奨されません。シェルの開口部が生存率を大幅に低下させるので、これは終点解析です。腫瘍は、実験のニーズおよび腫瘍の成長の速度に適した任意の時点で画像化され得る。しかし、平均して、卵は21日後に孵化する。したがって、開発日18は、不要なハッチングを回避するための適切なエンドポイントである。
8. 腫瘍の収穫
注:腫瘍は、実験のニーズと腫瘍の成長の速度に適したいつでも収穫することができます。しかし、平均して、卵は21日後に孵化する。したがって、開発日18は、不要なハッチングを回避するための適切なエンドポイントである。
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これまでのところ、卵巣癌、腎臓癌、前立腺癌癌および膀胱癌に対してこの移植方法が成功することを発見した。各々は、柔軟性があるかもしれないが、移植のための特定の条件を識別するために最適化された。検査された腫瘍タイプのうち、卵巣癌の増殖は、生物発光イメージングの助けを借りずに顕著で、典型的には見えない(図1)。しかし、CAMの硬化は、移植領域の鉗子で感じることができました。これは、生物発光イメージングの不在時に可能な腫瘍増殖を同定するのに役立つ可能性があるが、組織学または別の適切な方法を介してさらなる検証が必要であろう。ヒトとマウスの両方の細胞株の生着に成功し、他のin vivoモデルに見られる形態と一致する形態を示す(図1Aおよび1B)。また、腫瘍片の移植が可能であった(図1C、青矢印は腫瘍を示す)...
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CAMモデルを用いた腫瘍の拡大および生着は既存のin vivo動物モデルよりより速く、直接観察可能な腫瘍の成長を可能にする。さらに、特に免疫不全マウスのコストと比較して、機器の最初の購入が完了すると、コストは大幅に低くなります。鶏の胚の初期の免疫不全状態は、ヒトおよびマウス組織の生着を容易に可能にする。これらの強みがあっても、CAM モデルには制限があります。長期的な治療研究が保証されている場合、利益になり得る短い時間も損害になる可能性があります。CAMモデルの免疫不全/免疫寛容な状態は、腫瘍免疫相互作用の研究を複雑にする可能性があります。これらの研究のために、目的の免疫細胞の共着が必要であり、おそらく免疫コンパートメントの補充が必要である。さらに、我々はCAMモデルに生着を提示したすべての腫瘍タイプが、彼らは成長の様々な程度でそうします。例えば、腎細胞癌は急速に大きな腫瘍を形成するが、卵巣癌腫瘍は生物発光画像化の助けを借りずに可視化することは困難である。腫瘍の成長と速度は、CAMが適切な実験モデルであるかどうかを判断するために、特定の腫瘍タイプについて評価する必要があります。
成...
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著者たちは開示するものは何もない。
著者らは、この方法に関する最初の訓練に対して、玉野井冬彦博士とビン・ヴー博士に感謝したいと考えています。エヴァ・コジオレク博士との議論は、このアプローチの最適化に役立ち、非常に高く評価されています。この研究は、以下の情報源からの資金提供なしには不可能でした:タバコ関連疾患研究プログラム博士研究員(27FT-0023、 ACS、国防総省(DoD)卵巣癌研究プログラム(W81XWH-17-1-0160)、NCI/NIH(1R21CA216770)、タバコ関連疾患研究プログラムハイインパクトパイロット賞(27IR-0016)、UCLA機関支援、 JCCCシードグラント(NCI /NIH P30CA016042)とLW研究担当副首相室からの3R助成金を含む。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| -010 テフロン (フッ素樹脂) ホワイト 55 デュロ ショア D Oリング | Oリング ストア | TEF010 | 細胞播種用ノンスティックリング 1/4"ID X 3/8"OD X 1/16" CS ポリテトラフルオロエチレン (PTFE). |
| C4-2 | ATCC | CRL-3314 | ヒト前立腺癌細胞株。 |
| CWR22Rv1 | CWR 細胞は、David Agus 博士 (ケック医学大学南カリフォルニア | ||
| Cytokeratin 8/18 抗体 (C-51) | Novus Biologicals | NBP2-44929-0.02mg | |
| D-ルシフェリンホタル、カリウム塩 | Goldbio | LUCK-1G | |
| デリケートな操作はさみ。闉;シャープシャープ;刃の長さ30mm。4-3 / 4インチ全長 | Roboz Surgical | RS6703 | これは例として提供されています。同様の湾曲したハサミでも機能します。 |
| ドレメル8050-N / 18マイクロ8Vマックスツールキット | ドレメル | 8050-N / 18 | このキットには、必要なすべてのツールが含まれています。 |
| 受精鶏卵(ロードアイランドレッドブラウン、ラボグレード) | AA Lab Eggs Inc. | N / A | サプライヤーは地域的にのみ供給するため、地元の卵サプライヤーを特定する必要があります。 |
| HT-1376 | ATCC | CRL-1472 | ヒト膀胱がん細胞株。 |
| Hovabator Genesis 1588デラックスエッグインキュベーターコンボキット | インキュベーターウェアハウス | HB1588D-NONE-1102-1588-1357 | 他の卵インキュベーターを使用することもできますが、その信頼性を確認する必要があります。移植後、CO2を無効にした細胞インキュベーターも使用できます。 |
| ID8 | 市販されていません。PMID: 10753190 を参照してください。 | ||
| Incu-Bright Cool Light Egg Candler | Incubator Warehouse | 1102 | 他のキャンドラーを使用することもできますが、これは私たちがテストしたものの中で好まれています。このキャンドラーは、前述のインキュベーターキットに含まれています。 |
| 虹彩鉗子、10cm、湾曲、鋸歯状、0.8mmチップ | World Precision Instrument | 15915 | これは例として提供されています。同様の湾曲した鉗子も同様に機能します。この方法には複数のブランドが使用されています。 |
| イソフルラン | クリッパー 分配 | 0010250 | |
| IVIS Lumina II In Vivo イメージングシステム | Perkin Elmer | ||
| Matrigel Membrane Matrix HC;LDEV-Free | Corning | 354248 | 細胞外マトリックス溶液 |
| MyC-CaP | ATCC | CRL-3255 | マウス前立腺がん細胞株。 |
| ポータブルPipet-Aid XPピペットコントローラー | ドラモンドサイエンティフィック | 4-000-101 | ピペットコントローラーが適切です。 |
| PrecisionGlide 皮下注射針 | BD | 305196 | これは例として提供されています。どの18G針も同様に機能します。 |
| RENCA | ATCC | CRL-2947 | |
| Semken鉗子 | ファインサイエンスツール | 11008-13 | 例として提供されています。同様の鉗子や研究者の好みに合った別のスタイルが適切です。 |
| SKOV3 | ATCC | HTB-77 | ヒト卵巣癌細胞株。 |
| 標本鉗子 | 電子顕微鏡科学 | 72914 | これは例として提供されています。生物発光イメージングのためにシェルを引き離すために使用される鉗子は、長さ約12.8cm、先端幅3mmです。 |
| 滅菌コットンボール | フィッシャーブランド | 22-456-885 | これは例として提供されています。滅菌した綿球で十分です。 |
| ゴム製ポリスマン付き攪拌ロッド 直径5mm、長さ6インチ | United Scientific Supplies | GRPL06 | これは例として提供されています。同様のガラス攪拌棒も同様に機能します。 |
| T24 | ATCC | HTB-4 | ヒト膀胱がん細胞株。 |
| テガダーム透明ドレッシング オリジナルフレームスタイル 2 3/8インチ x 2 3/4インチ | ムーアメディカル | 21272 | |
| 組織培養皿、直径 10 cm | コーニング | 353803 | これは例として提供されています。同様の滅菌済み10cm皿を使用してもよい。組織培養治療は必要ありません。 |
| タイゴンクリアラボラトリーチューブ - 1/4 x 3/8 x 1/16壁(50フィート) | タイゴン | AACUN017 | これは例として提供されています。同じようなサイズのチューブでも機能します。 |
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