We beschrijven de oprichting van orthotopische colorectale tumoren via injectie van tumorcellen of organoïden in de cecum van muizen en de daaropvolgende isolatie van circulerende tumorcellen (CTC's) uit dit model.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
We beschrijven de oprichting van orthotopische colorectale tumoren via injectie van tumorcellen of organoïden in de cecum van muizen en de daaropvolgende isolatie van circulerende tumorcellen (CTC's) uit dit model.
Ondanks de voordelen van makkelijke toepasselijkheid en kosteneffectiviteit, hebben subcutane muismodellen ernstige beperkingen en worden de tumorbiologie en tumorcel-verspreiding niet nauwkeurig gesimuleerd. Orthotopische muismodellen zijn geïntroduceerd om deze beperkingen te overwinnen; Dergelijke modellen zijn echter technisch veeleisend, vooral in holle organen zoals de dikke darm. Om uniforme tumoren te produceren die op betrouwbare wijze groeien en metastaseren, zijn gestandaardiseerde technieken van tumorcelbereiding en injectie kritisch.
We hebben een orthotopisch muismodel van colorectale kanker (CRC) ontwikkeld die zeer uniforme tumoren ontwikkelt en kan gebruikt worden voor tumorbiologie studies en therapeutische proeven. Tumorcellen uit primaire tumoren, 2-dimensionale (2D) cellijnen of 3-dimensionale (3D) organoïden worden geïnjecteerd in de cecum en, afhankelijk van het metastatische potentieel van de geïnjecteerde tumorcellen, vormen zeer metastatische tumoren. Daarnaast,CTC's kunnen regelmatig worden gevonden. Hier beschrijven we de techniek van tumorcelbereiding uit zowel 2D-cellijnen als 3D-organoïden, evenals primair tumorweefsel, de chirurgische en injectietechnieken, alsmede de isolatie van CTC's uit de tumorhoudende muizen en de huidige tips voor het oplossen van problemen.
Colorectale kanker (CRC) is een van de meest voorkomende oorzaken van kanker dood in westerse landen. 1 Terwijl de primaire tumor vaak kan worden geresecteerd, verergert het voorkomen van verre metastasen de prognose dramatisch en leidt vaak tot de dood. 2 , 3 Het biologische correlaat van de metastase is circulerende tumorcellen (CTC's), die losmaken van de tumor, in de circulatie overleven, aan het epithelium in het doelorgaan vallen, het orgaan binnendringen en uiteindelijk uitgroeien tot nieuwe letsels. 4 Hoewel CTC's van prognostische relevantie bekend zijn, zijn 5 , 6 , 7 , 8 , 9 hun biologie slechts gedeeltelijk begrepen als gevolg van hun uiterste zeldzaamheid in CRC. 10
Muismodellen zijn een krachtige tOol om diverse aspecten van kankerbiologie te bestuderen. Klassieke subcutane tumormodellen worden geproduceerd door subcutane injectie van tumorcellen in ontvangermuizen, die immunocompetente kunnen zijn (indien syngeneuze muizen tumorcellen worden gebruikt) of immunodeficient. Subcutane tumormodellen zijn goedkoop en produceren data snel; Hun eindpunt tumor groei kan gemakkelijk en niet-invasieve gemeten worden. 88% van de nieuwe verbindingen die antitumoractiviteit in dergelijke modellen hebben aangetoond, falen echter in klinische studies. 11 Dit is mede te danken aan interspecies verschillen tussen mensen en muizen; Een groot deel van deze mislukking is echter te wijten aan de lage voorspellende waarde van subcutane muismodellen.
Orthotopische muismodellen, waarin de tumorcellen worden geïnjecteerd in het orgaan van herkomst en dus groeien in hun oorspronkelijke micro-omgeving, worden daarom steeds meer gebruikt bij kankeronderzoek. 11 , 12 , 13 , 14 Orthotopische modellen simuleren niet alleen lokale tumorgroei condities; Door de anatomisch correcte plaats van tumorgroei kunnen orthotopische muismodellen ook realistische simulatie van metastase mogelijk maken en worden daarom gebruikt om CTC biologie 8 , 15 , 16 of hun reactie op verschillende behandelingen in CRC te bestuderen. 13 , 17
Een belangrijk nadeel van orthotopische muismodellen is hun technische complexiteit. Afhankelijk van het orgaan waarin de cellen worden geïnjecteerd, is de leercurve tot de experimentator in staat om reproduceerbare tumoren te induceren, vrij lang. Dit geldt vooral voor colonectale kankermodellen, aangezien de tumorcellen in de darmmuur moeten worden geïnjecteerd, wat vaak resulteert in perforatie, tumorcellekkage of endoluminale tumorcelverlies. Dit isArtikel is bedoeld om de methode van celbereiding te beschrijven van primaire weefselmonsters, 2D-cellijnen en 3D-organoidcultuur en hun injectie in de cecum van muizen. De hier beschreven techniek leidt tot zeer gelijkmatige tumoren en, afhankelijk van de tumorbiologie van de cellijn die gebruikt wordt voor injectie, reproduceerbare vorming van verre metastasen en CTC's in de ontvanger muizen. 15
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De hier gepresenteerde dierproeven werden onafhankelijk beoordeeld en toegestaan door een institutioneel en een overheidsdier voor dierenwelzijn en gebruik en werden uitgevoerd volgens de richtlijnen van de Federatie van Laboratorium Diervoederverenigingen (FELASA). Alle mogelijke maatregelen werden genomen om het lijden te verminderen, met inbegrip van verdoving en analgesie of, indien nodig, vroegtijdige euthanasie.
1. Bereiding van cellen en organoïden
OPMERKING: Gebruik een volume van 20 μL met 100.000 cellen voor elke injectie. Gebruik basementmembraanmatrix (BMM) om lekkage te voorkomen en een gestandaardiseerde injectie te waarborgen. Om de reproduceerbare resultaten te waarborgen, moet u met regelmatige intervallen celleline authentication analyses uitvoeren ( bijvoorbeeld via STR profilering).
2. Orthotopische muismodel
3. Isolatie van circulerende tumorcellen uit hele bloedmonsters
OPMERKING: Verkrijg bloed door transcutane hartsporing op verdovende muizen, gevolgd door euthanasie. Ideaal gezien worden 1000 μL bloed getrokken in een spuit die wordt gevuld met 100 μl van een anticoagulant (Ethyleendiamintetraazijnzuur (EDTA) of heparine). Gebruik een anti-humaan-EpCAM (epitheliale celadhesieMolecuul) antilichaam om de CTC's te identificeren. Dit werkt zeer goed als menselijke epitheliale cellijnen worden gebruikt in het muismodel. Voor andere apparaten kunnen verschillende antilichamen nodig zijn.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De succesvolle en reproduceerbare generatie van colorectale tumoren in dit model hangt kritisch af van de nauwkeurige injectie van de cellen zonder spleten of lekkage. Als dit bereikt wordt, is dit model extreem betrouwbaar en resulteert het zeer zelden in kunstmatige peritoneale verspreiding. De groeikinetiek van de tumoren, evenals hun verspreidingspatronen, is afhankelijk van de biologie van de gebruikte organoïden en cellen. 15 Terwijl HCT116-cellen op betrouw...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Ondanks hun preclinisch bewezen activiteit in subcutane muismodellen, falen de grote meerderheid van de nieuwe verbindingen in klinische proeven en bereiken ze nooit de kliniek. 11 Deze duidelijke tekort aan subcutane muismodellen om de biologie en groeipatronen van tumoren nauwkeurig te simuleren heeft geleid tot de ontwikkeling van orthotopische muismodellen op basis van de injectie van tumorcellen direct in het oorspronkelijke orgaan.
Orthotopische muismodellen kun...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door de Duitse Onderzoeksstichting (WE 3548 / 4-1) en Roland-Ernst-Stiftung für Gesundheitswesen (1/14).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Cell culture Media and Components | |||
| Advanced DMEM F12 | Invitrogen | 12634010 | DMEM/ F12 +++ medium |
| HEPES (1 M) | Life Technologies GmbH | 15630056 | DMEM/ F12 +++ medium |
| Glutamax-I Supplement (200 mM) | Life Technologies GmbH | 35050038 | DMEM/ F12 +++ medium |
| Penicillin/Streptomycin (PenStrep) | Life Technologies GmbH | 15140122 | DMEM/ F12 +++ medium |
| DMEM | Life Technologies GmbH | 61965026 | basis medium van 2D cel lijnen (DMEM/10% FCS) |
| Fetal Calf Serum (FCS) | BIOCHROM AG | S 0115 | basis medium van 2D cel lijnen (DMEM/10% FCS) |
| TrypLE Express enzymatische dissociatie buffer | Life Technologies GmbH | 12604021 | |
| Matrigel basement membrane matrix (BMM, phenol red free) | CORNING B.V. Life Sciences | 356231 | |
| Dulbecco's Phosphate Buffered Saline | Life Technologies GmbH | 14190169 | |
| Trypsin-EDTA (0.25%, Phenol-Red) | Life Technologies GmbH | 25200072 | |
| 6-/48-well platen met deksel | CORNING | 3516/3548 | |
| cel cultuur flacon 75 cm², 250 mL | VWR International GmbH | 734-2066 | |
| cel cultuur flacon 150 cm², 600 mL | Corning B.V. Life Sciences | 355001 | |
| Eppendorf buisjes 1,5 mL / 2 mL | Sarstedt AG & Co. | 72.706.400/ 72.695.400 | |
| 15 mL, 50 mL centrifuge buisjes | Greiner-Bio-One GmbH | 188271/227270 | |
| TC10 Telling Slides (voor TC20 Telling Machine) | Bio-Rad Laboratories GmbH | 1450016 | |
| Pasteur pipetten (glas, 150 mm) | Fisher Scientific GmbH | 11546963/ FB50251 | dun getrokken door gebruik van een bunsenbrander |
| gentleMACS Dissociator | Miltenyi Biotec | 130-093-235 | voor primaire tumor weefsel bereiding |
| MACSmix Tube Rotator | Miltenyi Biotec | 130-090-753 | voor primaire tumor weefsel bereiding |
| gentleMACS C Tubes | Miltenyi Biotec | 130-093-237 | voor primaire tumor weefsel bereiding |
| Human Tumor Dissociation Kit | Miltenyi Biotec | 130-095-929 | voor primaire tumor weefsel bereiding |
| Falcon 70 µm Cell Strainer | Corning B.V. Life Sciences | 352350 | voor primaire tumor weefsel bereiding |
| Naam | Bedrijf | Catalogus nummer | Opmerkingen |
| Chirurgische apparatuur | |||
| Sevofluraan | AbbVie Germany GmbH & Co. KG | - | |
| Medische zuurstof | Air Liquide Medical GmbH | - | |
| Buprenorfine | Temgesic | - | |
| Bepanthen - oogzalf | Bayer Vital GmbH | 10047757 | |
| Normale zoutoplossing 0.9% (E154) | Serumwerk Bernburg AG | 10013 | |
| Aqua ad injectabilia | Braun | 235144 | |
| 1 mL spuit (zonder dood volume) - Injekt-F SOLO | Braun/neoLab | 194291661 | |
| 30G injectienaald | BECTON DICKINSON | 304000 | |
| cellulose tampons | Lohmann & Rauscher Deutschland | 13356 | |
| Micro-Adson Forceps | FST - Fine Science Tools | 11018-12 | |
| Iris Scissor - ToughCut | FST - Fine Science Tools | 14058-11 | |
| Olsen-Hegar Needle Holder | FST - Fine Science Tools | 12002-12 | |
| AutoClip Kit | FST - Fine Science Tools | 12020-00 | |
| PDS Z1012H 6/0 C1 (chirurgische hechting) | Johnson & Johnson Medical GmbH | Z1012H | |
| Table Top Research Anesthesia Machine met O2 Flush en een Sevofluraan Verdamper | Parkland Scientific | V3000PS/PK | |
| UltraMicro Pomp met Micro4 Controller | World Precision Instruments | UMP3-4 | apparatuur voor zeer gecontroleerde orthotopische injectie |
| Voetschakelaar voor SYS-Micro4 Controller | World Precision Instruments | 15867 | apparatuur voor zeer gecontroleerde orthotopische injectie |
| Drie-as handmatige micromanipulator | World Precision Instruments | M325 | apparatuur voor zeer gecontroleerde orthotopische injectie |
| Magnetische standaard voor micromanipulator | World Precision Instruments | M10 | apparatuur voor zeer gecontroleerde orthotopische injectie |
| Stalen basisplaat voor M10 magnetische standaard | World Precision Instruments | 5479 | apparatuur voor zeer gecontroleerde orthotopische injectie |
| Hot Plate 062 | Labotect | 13854 | |
| Isis - Haar scheerapparaat | AESCULAP - Braun | - | |
| Binoculaire chirurgische microscoop | Parkland Scientific | VS-2Z | |
| Naam | Bedrijf | Catalogus nummer | Opmerkingen |
| CTC isolatie | |||
| EDTA | Roth | 8040.1 | |
| Dichtheidsgradiënt medium – Ficoll | StemCell - Lymphoprep | 7801 | |
| Alexa Fluor 488 anti-human CD326 (EpCAM) Antilichaam klon 9C4 | BioLegend | 324210 | |
| Alexa Fluor 488 anti-muis CD326 (EpCAM) Antilichaam klon G8.8 | BioLegend | 118210 | |
| Petri Dish, ø 60 x 15 mm, 21 cm², Vent | G |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.