분절성 아데노 크리 (adeno-cre) 감염 및 고해상도 대장 내시경 검사 를 통한 대장 암의 유 전적으로 조작 된 마우스 모델을 확립하기위한 프로토콜이 제시됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
쉽게 적용 할 수 있고 비용 효과가 있다는 장점에도 불구하고, 종양 세포 주입에 근거한 대장 암 마우스 모델은 심각한 한계가 있으며 종양 생물학 및 종양 세포 보급을 정확하게 시뮬레이트하지 못합니다. 이러한 제한을 극복하기 위해 유전 공학 마우스 모델이 도입되었습니다. 그러나 이러한 모델은 기술적으로 까다 롭습니다. 특히 단일 종양 만 원하는 결장과 같은 대형 장기에서 특히 그렇습니다.
결과적으로 고도로 균일 한 종양을 발달시키고 종양 생물학 연구 및 치료 임상 시험에 사용할 수있는 면역 능력이있는 유전자 조작 마우스 결장 직장암 모델이 개발되었습니다. 종양 발달은 화합물 조건부 돌연변이 마우스에서 아데노 크립 바이러스로 원위 결장의 외과 적, 분절성 감염에 의해 개시된다. 종양은 대장 내시경 검사를 통해 쉽게 감지하고 모니터링 할 수 있습니다. 우리는 여기에 대한 세그먼트 adeno - cre 감염의 수술 기법을 설명콜론, 고해상도 대장 내시경 검사 를 통한 종양 감시 및 결과 대장 암 종양 존재.
서론
대장 암 (CRC)은 서구 국가에서 암 관련 사망의 주요 원인 중 하나입니다. 1 초기 병기의 환자의 예후가 양호한 반면 많은 치료 옵션에도 불구하고 많은 예후가 제한되는 후기 단계에서 많은 종양이 진단됩니다. 2 , 3 , 4 , 5
CRC의 현재 마우스 모델의 대다수는 세포주 또는 환자 종양에서 유래 된 종양 세포를 면역 결핍 마우스에 이식하는 것을 기본으로합니다. 6 , 7 , 8 이것은 주사 부위와 주사에 사용 된 종양 세포, 때로는 전이성 종양에 따라 국부적으로 이어집니다. 9 , 10 그러나 이종 이식 모델은 major 제한. 그들은 면역 결핍 마우스에서 확립되어야하며 따라서 종양과 숙주 면역계 사이의 복잡한 상호 작용을 제거해야합니다. 또한, 종양 기질은 숙주 세포로부터 유래되기 때문에, 인간 종양 실질과 마우스 기질 사이의 상호 작용은 결함이있어 질병을 대표하지 못한다. 이러한 결핍은 마우스 세포주를 주입하여 피할 수 있습니다. 그러나, 단지 몇 가지 쥐 CRC 세포주가 이용 가능하며, 대부분의 이용 가능한 인간 CRC 세포주와 유사하게 단일 클론 성 및 고도 변성가이다. 요약하면, 현재 이용 가능한 대부분의 CRC 마우스 모델은 인위적인 질병을 완전히 대표하지 않는 매우 인공적이다.
CRC의 유전 공학 마우스 모델 (GEMM)은 대장에서 CRC의 주요 돌연변이 유발을 통해 생성되는 진정한 마우스 종양을 특징으로하기 때문에 이러한 단점을 피할 수 있습니다. 12 , 13 ,이것은 결장 직장 점막에서 cre recombinase에 의한 조건 적 (floxed) germline 돌연변이의 활성화에 의해 달성 될 수있다. 많은 다른 종양 엔티티의 GEMM에서 조직 특이 적 프로모터에 의해 유도 된 생식선 (유도 성) cre 발현이 사용되는 경우, 결장 내에서 양성 종양 부하에 의한 사망을 유발하는 다수의 선종이 생기기 때문에 생식선 크립을 결장에 사용할 수 없다. 아주 어린 나이. 따라서, 여기에 기술 된 모델에서, cre를 발현하는 아데노 바이러스 벡터는 짧은 콜론 절편을 감염 시키는데 사용된다. 이것은 조사자에 의해 정의 된 시점에서 점막의이 부분 내에서 종양 형성을 유도하여 결국 선종이 침윤성 및 전이성 암종으로 진행되게한다. 종양은 순수한 마우스 종양으로 손상되지 않은 미세 환경에서 자라며 종양 - 숙주 상호 작용과 전이성 캐스케이드를 포함한 대장 암 종양 발생의 전체를 시뮬레이션 할 수 있습니다. 이 모델은따라서 암 생물학 및 전임상 치료 시험 연구를위한 매력적인 플랫폼입니다.
유 전적으로 조작 된 마우스 모델의 주요한 단점은 기술적 인 복잡성이다. floxed Apc 대립 유전자를 가진 생쥐에서 직장 아데노 크리 (recten adeno-cre) 관장을 이용한 국소 크립 전달은 이전에 기술되어있다. 그러나이 기술을 사용하면 장 종양의 발생률, 다양성 및 위치가 매우 다양 할 수 있습니다. 따라서 유도되는 부분의 외과 클램핑에 의한 아데노 크리 감염을 제한하는 기술이 개발되었다. 우리는 동물 복지를 개선하고 사망률과 결과 종양의 수를 줄이기 위해이 절차를 수정했습니다. 이 프로토콜을 사용하면 작은 설치류 수술 경험이있는 모든 실험실에서 모델을 재현하고 대장 내시경 검사에 쉽게 액세스 할 수있는 종양을 생산할 수 있어야합니다. 조건부 m에 따라종양 형성에 사용되는 발작, 선종의 전체 스펙트럼, 침윤성 암종 및 전이가 관찰 될 수있다. 종양이 대장 결장에 위치하므로이 모델에서 일련의 내시경 검사가 쉽게 가능합니다.
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프로토콜
여기에 제시된 동물 실험은 기관 및 정부 동물 관리 및 사용위원회가 독립적으로 검토 및 승인했으며 실험 동물 학회 연맹 (FELASA) 지침에 따라 실시되었습니다. 모든 가능한 조치는 마취 및 진통제, 또는 필요한 경우 조기 안락사를 비롯한 고통을 최소화하기 위해 취해졌습니다.
1. 외과 적 Adeno-cre 감염을 통한 국소 종양 유도
- 수술 용 동물의 준비
참고 : 사실상 모든 조건 적 ( "floxed") 돌연변이는 여기에 설명 된 방법을 통해 유도 될 수 있습니다. Apc, Kras 또는 Tp53과 같은 결장 직장암과 관련된 유전자에서 돌연변이를 사용하는 것이 좋습니다. 재조합 체의 효율은 절제 할 구조물의 크기에 달려있다. 큰 홍수 염색체 서열은 덜 효율적으로 절제됩니다. 모든 대립 형질의 재조합은 종양에서 PC에 의해 확인되어야한다아르 자형.- 대장 암 종양의 발전을 위해서는 CRC의 기본 모델 (괄호 안의 MGI 데이터베이스 번호)에 다음 조건 대립 유전자의 십자가를 사용하십시오.
Apc tm2Rak (MGI : 3688435) 16
크라스 tm4Tyj (MGI : 2429948) 17
Tp53 tm2Tyj (MGI : 3039263) 18 - 형광 기자 대립 유전자가 필요한 경우 ( 예 : 미세 전이를 검출하기 위해), 다음 대립 유전자를 사용하십시오 :
Gt (ROSA) 26Sor tm6 (CAG-ZsGreen1) Hze (MGI : 3809522) 19
참고 : 위의 모든 균주는 NCI 마우스 저장소 또는 Jackson Laboratory를 통해 구할 수 있습니다. 아데노 바이러스에 감염되기 전에 남은 모든 분변을 씻어 낼 수 있기 때문에 금식을하지 않아도됩니다. 수술 전 금식은 수술 전 사망률을 높이고 작은 설치류에게 엄청난 스트레스를줍니다. - 전신 마취시 3 ~ 3.5 vol %의 세보 플루 란을 사용하십시오. t의 손실발가락 핀치 반사는 충분한 마취를 나타냅니다.
- 첫 절개 전에 0.05 mg / kg의 부 프레 노르 핀을 피하 주사하십시오.
- 각막의 건조를 피하기 위해 마취 된 마우스의 눈을 안과 용 연고로가립니다.
- 마우스를 작은 테이블 위에 올려 놓습니다. 비 충격적인 접착 테이프를 사용하여 마우스를 제지하십시오.
- 복부를 전기 면도기 (면도기 크림을 사용할 수도 있음)로 면도하고 알코올 면봉이나 요오드로 소독하십시오. 제조업체가 권장하는 접촉 시간을 사용하십시오.
- 멸균 커튼으로 수술 분야를 감싸줍니다.
참고 : 수술 관련 항생제의 사용은 선택 사항이며 제도적 지침의 적용을받습니다. - 모든 수술 절차에는 멸균 된 단일 사용 또는 멸균 된 도구를 사용하십시오.
- 대장 암 종양의 발전을 위해서는 CRC의 기본 모델 (괄호 안의 MGI 데이터베이스 번호)에 다음 조건 대립 유전자의 십자가를 사용하십시오.
- 중간 선 개복술과 결장 노출
- 정중선 절개를 만들기 위해 가위 (메스를 사용)를 사용하십시오.(~ 15 mm) 아래쪽 복부에있는 피부.
- 겸자로 복벽 근육을 집어 들어 조심스럽게 가위로 절개하여 복강을 엽니 다.
- 말초 결장을 확인하고, atraumatic 집게 만 만지십시오. 항문 근위부에서 약 15 mm의 섬세한 클램프 ( 예 : 마이크로 세린 혈관 클램프)로 결장을 고정시킵니다.
참고 : 항상 콜론의 취약성에주의하십시오. 천공은 필연적으로 복막염과 패혈증을 초래하고 동물의 안락사를 요구합니다.
- 아데노 크리 바이러스에 의한 대장 결장 감염
- 유연한 테프론 튜브를 횡행하여 조심스럽게 삽입하고 이전에 항문 가장자리에서 15mm 떨어진 위치에있는 클램프가 내강에 닿을 때까지 조심스럽게 밀어 올립니다. 과도한 힘을 가하면 천공이 발생할 수 있으므로 사용하지 마십시오.
- 30G 캐뉼라로 튜브를 통을 막고, 표준 1mL 주사기를 연결하고 콜로를 씻어 낸다.남은 배설물을 대피시키기 위해 정상 식염수로 씻는다. 이 경우 몇 mL의 식염수가 필요할 수 있습니다.
- 원위부 결장이 비어지면 튜브를 제거하고 신선한 테프론 튜브로 교체 한 다음 위에서 설명한대로 다시 클램프의 먼쪽에 위치시킵니다.
- 근위 클램프에서 3mm 떨어져있는 두 번째 클램프 ( 즉 , 삽입 된 튜브 위, 항문 경계선에서 ~ 12mm)로 결장을 폐쇄하여 3mm 격리 구역이 감염되게하십시오.
참고 : 세그먼트의 원위 폐쇄의 경우 Fogarty 관상 동맥 클립은 클램프의 가지 사이의 관내 튜브에도 불구하고 결장의 긴밀한 폐쇄로 이어지는 고무로되어 있기 때문에 가장 적합하다는 것이 입증되었습니다. - 조심스럽게 클램핑 콜론 세그먼트에 0.25 % 트립신 - EDTA 50 - 80 μL를 주입하고 10 분 동안 품어 두 번째 주사기 (30G 정맥과 표준 1 ML)를 사용하십시오. 액체가 새어 나오지 않도록 테프론 튜브에 캐 뉼러와 주사기를 부착 한 상태로 두십시오.
참고 : 결장은 점막 장벽을 깨고 비관 줄기 세포에 도달하기 위해 팽창되어야하지만 너무 많이 팽창되지 않아서 고정 된 부분의 천공을 피할 수 없습니다. - 원위 클램프를 제거한 다음 트립신 튜브를 제거하십시오.
- 약 500 μL의 정상 식염수로 말초 결장을 플러시하여 남아있는 트립신을 제거하십시오.
- 새로운 테플론 튜브를 삽입하고, 원위 클램프를 제자리에 다시 넣고 50-80 μL의 아데노 바이러스 용액 (인산 완충 식염수 중 10 11 플라크 형성 단위 (PFU) / mL)으로 콜론 부분을 팽창시키고 30 분 동안 배양합니다 도 2a ).
참고 : adeno-cre와의 접촉이 조건부 돌연변이 마우스의 모든 조직에서 종양 발달을 유발할 수 있으므로 바이러스 성 용액을 엎 지르지 마십시오. - 클램프와 튜브를 제거하십시오.
- 복부 폐쇄 및 수술 후 회복
- 신속하게 흡수 가능한 6-0으로 복벽을 닫습니다.( 예 , polydioxanone (PDS)).
- 수술 상처 클립으로 피부를 닫으십시오.
- 그것이 마취에서 완전히 회복 때까지 38로 설정 가열 패드에 마우스를 놓습니다.
- 수술 후 12 시간에 0.05 mg / kg buprenorphine의 다른 보루스를 투여하고, 필요하다면 추가로 12 시간마다 부프로 핀 구강을 추가 투여하십시오.
- 종양 성장으로 인한 고통의 징후가 있는지 적어도 매일 1 회 마우스를 모니터링하십시오.
2. 대장 내시경 검사
참고 : 사용 된 조건부 돌연변이에 따라 아데노 바이러스 감염은 2 ~ 4 주 이내에 내시경으로 보이는 종양을 유발합니다. 따라서 아데노 바이러스 유도 2 주 후에 첫 번째 수술 후 대장 내시경 검사를 시행하고 2 주마다 반복합니다. 상업적으로 이용 가능한 시스템은 쥐 대장 내시경 검사에 권장됩니다. 20
- 대장 내시경 용 동물의 준비
참고 : 금식하지 않아도됩니다 requir에드. 잔존 대변은 원위 결장에서 잘 형성되며 대장 내시경 검사 중에 종양을 넘어 밀려날 수 있으므로 반복되는 금식의 스트레스가 가중되는 과정이 불필요합니다.- 전신 마취시 3 ~ 3.5 vol %의 세보 플루 란을 사용하십시오. 발가락 핀치 반사의 손실은 충분한 마취를 나타냅니다.
- 각막의 건조를 피하기 위해 마취 된 쥐의 눈을 안과 용 연고로가립니다.
- 작은 테이블에서 쥐를 앙와위로 세우십시오.
- 대장 내시경 검사
- 항문을 통해 장관 (직경 1.9mm, 길이 10cm)을 삽입하고 시각 제어하에 공기를 조심스럽게 흘려 결장을 팽창시킵니다. 검사에 필요한 것보다 더 많은 공기를 불어 넣지 마십시오.
참고 : 공기 주입의 경우 대장 내시경 검사 시스템의 방담 용 공기 펌프를 사용할 수 있습니다. 방담 기능이없는 공기 펌프가없는 경우 매우 낮은 압력 설정을 가진 다른 공기 펌프를 사용할 수 있습니다.섬세한 감압 밸브로 공기를 흡입합니다. 이산화탄소 (CO2)는 작은 설치류에서 쉽게 산증을 유발하므로 피해야합니다. - 말초 결장의 점막 병변이 확인 될 때까지 조심스럽게 범위를 앞으로 밀어주십시오 ( 그림 1A - 1D ).
- 나중에 평가할 수 있도록 내시경 이미지를 저장하십시오. Intraluminal 종양에 대한 내시경 스코어링 시스템은 이전에 설명되었습니다. 20
- 조심스럽게 스코프를 제거하고 마취로 완전히 회복 될 때까지 38 ° C로 설정된 가열 패드 위에 마우스를 놓습니다.
- 항문을 통해 장관 (직경 1.9mm, 길이 10cm)을 삽입하고 시각 제어하에 공기를 조심스럽게 흘려 결장을 팽창시킵니다. 검사에 필요한 것보다 더 많은 공기를 불어 넣지 마십시오.
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결과
적절하게 수행되면,> 85 %의 동물이 종양이 발생합니다. 여기에 제시된 수술 절차의 사망률은 <5 %이며, 대장 내시경 검사의 사망률은 사실상 존재하지 않습니다. 대다수의 생쥐에서 단일 병변이 감지됩니다. 약 30 %에서 종양 유도 후 2 ~ 3 주 이내에 보통 단일 종양에 융합되는 2 ~ 3 개의 작은 선종이 검출 될 수 있습니다.
결과 종양의 표현형 및 생물학적 거동은 동물의 조건 적 돌연변이에 크게 의존합니다. apc의 국소적인 cre-mediated 녹아웃은 종양 형성을 유도하기에 충분하고 처음에는 adenovirus에 감염되어 2 ~ 4 주 후에 발견 될 수 있고 12 ~ 16 주 이내에 침윤성 선암으로 진행되는 adenoma로 이어진다. 이 과정은 조건 적 발암 성 Kras 돌연변이 (Kras G12D)를 추가함으로써 가속화 될 수 있으...
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토론
일반적으로 생성 및 유지가 쉽지만, 세포주 주입에 기반한 고전적인 CRC 마우스 모델은 인위적이며 인간 질병을 완전히 되풀이 할 수 없습니다. 결과적으로 GEMM이 개발되었습니다. 첫 번째 CRC GEMM은 Apc 유전자의 이형 변이 돌연변이를 가지고있는 Apc Min 마우스 였고, 따라서 인간 유전병 인 가족 성 대장 용종증 (FAP)을 모방했다. 그러나 Apc Min 마우스는 콜론에 국한되지 않는 다발성 장선을 항상 동반합니다. 또한 선종 형성 시간과 정확한 위치는 무작위이며 종양은 선종이 진행되기 전에 양성 종양 부하로 사망 할 때 악성 병변으로 발전하는 경우는 드뭅니다. 그러므로 Apc Min 마우스는 산발성 CRC가 아닌 FAP 모델입니다. 다른 모델은 DNA 불일치 복구 유전자에 돌연변이를 나타낸다. 22 , 23 이 중 일부는생쥐는 유전성 위장 암에 대...
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공개 사항
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감사의 글
이 작품은 Moritz Koch 교수의 기억에 전념합니다.
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재료
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| 시약/소모품 | |||
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| Trypsin-EDTA (0.25%, Phenol-Red) | Life Technologies GmbH | 25200072 | |
| 생리식염수 0.9% (E154) | Serumwerk Bernburg AG | 10013 | |
| Aqua ad injectabilia | B. Braun Melsungen AG | 235144 | |
| Ad5CMV-Cre (아데노바이러스, c = 2E+11 PFU/mL) | 유전자 전달 벡터 Core 아이오와 | ||
| 15 mL, 50 mL 원심분리 튜브 | Greiner Bio-One GmbH | 188271/227270 | |
| Eppendorf tubes 1.5 mL/ 2 mL | Sarstedt AG & Co. | 72,695,400 | |
| 페트리 접시 PS 100/15 mm (sterile, Nuclon) | Fisher Scientific GmbH | 10508921/ NUNC150350 | |
| 1 mL 주사기 (데드 볼륨 없음) - Injekt-F SOLO | Braun/neoLab | 194291661 | |
| 30G 주사 바늘 | BECTON DICKINSON | 304000 | |
| Name | Company | 카탈로그 번호 | 코멘트 |
| >진통제 | |||
| Sevoflurane (Sevoflurane AbbVie) | AbbVie Germany GmbH & Co. KG-Medical | ||
| oxygen | Air Liquide Medical GmbH-Buprenorphine | ||
| (Temgesic) | Indivior Eu Ltd. | - | |
| Bepanthen - 안과 연고 | Bayer Vital GmbH | 10047757 | |
| 테이블 탑 연구 마취 기계 x/O2 플러시 w/ Sevoflurane 기화기 | Parkland Scientific | V3000PS/PK | |
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| 보호 및 검사 칼 | Karl Storz | 61029C |
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