We beschrijven een meer consistente en snelle methode om longmetastase te kwantificeren in het 4T1 borstkankermodel met behulp van Fiji-ImageJ.
Method Article
We beschrijven een meer consistente en snelle methode om longmetastase te kwantificeren in het 4T1 borstkankermodel met behulp van Fiji-ImageJ.
Borstkanker is een verwoestende maligniteit, goed voor 40.000 vrouwelijke sterfgevallen en 30% van de nieuwe vrouwelijke kankerdiagnoses in de Verenigde Staten alleen al in 2019. De belangrijkste oorzaak van borstkanker gerelateerde sterfgevallen is de uitgezaaide last. Daarom moeten preklinische modellen voor borstkanker gemetastaseerde belasting analyseren om klinisch relevant te zijn. Het 4T1 borstkankermodel biedt een spontaan metastaserend, kwantificeerbaar muismodel voor stadium IV borstkanker bij de mens. Echter, de meeste 4T1 protocollen kwantificeren de uitgezaaide last door handmatig te tellen gekleurde kolonies op weefselkweek platen. Hoewel dit voldoende is voor weefsels met een lagere uitgezaaide belasting, veroorzaakt menselijke fout in handmatig tellen inconsistente en variabele resultaten wanneer platen samenvloeiend en moeilijk te tellen zijn. Deze methode biedt een computergebaseerde oplossing voor menselijke telfouten. Hier evalueren we het protocol met behulp van de long, een zeer uitgezaaid weefsel in het 4T1-model. Afbeeldingen van methyleen blauw bevlekte platen worden verworven en geüpload voor analyse in Fiji-ImageJ. Fiji-ImageJ bepaalt vervolgens het percentage van het geselecteerde gebied van de afbeelding dat blauw is, wat het percentage van de plaat met uitgezaaide last vertegenwoordigt. Deze computergebaseerde aanpak biedt consistentere en snellere resultaten dan handmatig tellen of histopathologische evaluatie voor zeer uitgezaaide weefsels. De consistentie van fiji-ImageJ resultaten hangt af van de kwaliteit van het beeld. Kleine variaties in de resultaten tussen beelden kunnen optreden, dus het wordt aanbevolen dat meerdere beelden worden genomen en resultaten gemiddeld. Ondanks de minimale beperkingen is deze methode een verbetering van het kwantificeren van uitgezaaide belasting in de longen door consistente en snelle resultaten te bieden.
Een op de acht vrouwen zal worden gediagnosticeerd met borstkanker in haar leven, en toch ondanks meerdere behandeling opties borstkanker is de tweede belangrijkste oorzaak van kanker-gerelateerde sterfgevallen bij Amerikaanse vrouwen1. Deze vrouwen sterven niet aan de primaire tumor in hun borst. In plaats daarvan is de uitgezaaide last verantwoordelijk voor de mortaliteit van deze ziekte omdat deze zich vaak verspreidt naar de longen, het bot, de hersenen, de lever en de lymfeklieren2. Daarom moeten borstkankermodellen metastase evalueren om bij te dragen aan het terugdringen van de sterfte van deze ziekte. De 4T1 murine borstkanker model is een prachtig protocol om dit te bereiken. De hier beschreven methode biedt een verbetering van het 4T1-model door Fiji-ImageJ te gebruiken om longmetastase te kwantificeren, wat consistente en snelle resultaten oplevert.
De 4T1 model is goed ingeburgerd, met de meeste laboratoria met behulp van protocollen zoals die beschreven door Pulaski en Ostrand-Rosenberg in 20013. De 4T1-cellijn is 6-Thioguanine (6TG) resistent en representatief voor stadium IV, drievoudig negatief borstkanker3,4,5. Het is klinisch relevant omdat het een orthotopisch model is en spontaan uitzaait naar dezelfde organen als bij borstkanker bij de mens3,4. De 4T1-cellen metastaseren spontaan in een voorspelbaar tempo op basis van de hoeveelheid geïnjecteerde cellen3,4. Belangrijk is dat genetische verschillen tussen muizen die hier worden gebruikt, de verwachte inter-individuele variabiliteit in gemetastasaire lasten veroorzaakten. Om metastase te evalueren, worden weefsels geoogst om kankercellen in verre gebieden te verzamelen en te kwantificeren met behulp van 6TG-selectie en methyleenblauwe vlekken. Het resultaat is een verzameling weefselkweekplaten met blauwe stippen die uitgezaaide kolonies vertegenwoordigen. Het Pulaski- en Ostrand-Rosenberg-protocol kwantificeert echter gemetastaseerde kolonies door ze handmatig te tellen, en daarom is dit het standaardmiddel geweest om metastase in dit model te evalueren. Hoewel dit gemakkelijk is voor weefsels met een lage uitgezaaide belasting, weefsels zoals de longen zijn vaak beladen met uitzaaiingen. Aangezien longplaten zeer vloeiend kunnen zijn, is het nauwkeurig en nauwkeurig kwantificeren van uitgezaaide gemetastaseerde kolonies door handmatig tellen moeilijk en gevoelig voor menselijke fouten. Om gemetastaseerde lasten beter te kwantificeren, beschrijven we het gebruik van Fiji-ImageJ voor een computergebaseerde oplossing voor menselijke telfouten. Histopathologische analyse met hematoxylin en eosine (H&E) kleuring is een ander middel om longmetastasen te kwantificeren, en interessant is ook verbeterd met Fiji-ImageJ software6,7. Echter, omdat histopathologische analyse een enkel stukje van de long observeert, kan het onjuist en niet representatief zijn. Dit komt omdat het 4T1-model verschillende uitgezaaide laesies door het hele orgaan veroorzaakt die niet gelijkmatig verdeeld zijn. Hoewel de algemene trends tussen histopathologische analyse en handmatig tellen vergelijkbaar kunnen zijn8, kunnen de individuele waarden verschillen en mag histopathologische analyse daarom niet worden gebruikt als enig kwantificeringsmiddel. We tonen het voordeel ten opzichte van histopathologische analyse en de inconsistenties in handmatig tellen tussen verschillende tellers, terwijl ook de consistentie van het gebruik van Fiji-ImageJ aantoont. Bovendien tonen we aan dat deze methode de incubatietijd kan verminderen van 10-14 dagen tot 5 dagen, wat betekent dat onderzoekers gegevens uit hun studie veel eerder kunnen analyseren dan wanneer ze vertrouwen op handmatig tellen.
Deze methode is een verzameling eenvoudige aanpassingen aan het Pulaski en Ostrand-Rosenberg protocol3. Omdat het 4T1-model veel wordt gebruikt en omdat longmetastase een kritieke parameter is om te meten in preklinische modellen, geloven we dat deze methode op grote schaal kan worden gebruikt en zeer waardevol is voor borstkankeronderzoekers. De enige extra benodigdheden die nodig zijn een camera en toegang tot een computer met Fiji-ImageJ, een gratis software die vaak wordt gebruikt in beeldanalyse9. Deze methode richt zich specifiek op longmetastase, maar het kan worden gebruikt voor andere weefsels met een aanzienlijke uitgezaaide last.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Alle methoden die hier beschreven zijn goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van Virginia Tech en in overeenstemming met de National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. Het uitvoeren van dit protocol vereist toestemming van de juiste instellingen en naleving van alle juiste richtlijnen.
1. Celcultuur
2. Injecties
3.
4. Obductie
5. Verwerkingsweefsels
LET OP: Alle stappen in deze sectie moeten worden gedaan met behulp van steriele techniek.
6. Kleurplaten
7. Beeldanalyse
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Deze methode bevat eenvoudige aanpassingen van het Pulaski- en Ostrand-Rosenberg 4T1-protocol3 en kan worden gevisualiseerd in figuur 1. Wanneer 3 afzonderlijke onderzoekers handmatig gemetastaseerde gemetastaseerde kolonies voor 12 longplaten (1:10 verdunning), de resultaten waren zeer inconsistent tussen de verschillende tellers (Figuur 2A). Alle onderzoekers werden gericht om "tellen de gemetastaseerde kolonies die verschijnen als blau...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Zoals aangetoond, kan het handmatig tellen van de gemetastaseerde kolonies op elke longplaat een onnauwkeurige en onnauwkeurige methode zijn om longmetastase te kwantificeren, wat de noodzaak van een beter kwantificeringsmiddel aantoont (figuur 2). Histopathologische analyse verschilde enigszins van zowel handmatig tellen als Fiji-ImageJ-analyse(figuur 2B en 4D),waarschijnlijk omdat de H&E-dia's geen representatief monster van het hele orgaan zi...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door het Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine (IA), het Virginia Tech Institute for Critical Technology and Applied Science Center for Engineered Health (IA) en National Institutes of Health R21EB028429 (IA).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Anesthesie kamer | Zie opmerkingen | Zie opmerkingen | Gebruik goedgekeurde materialen volgens de beleidslijnen van uw instelling |
| Verdovingsmiddel | Zie opmerkingen | Zie opmerkingen | Gebruik goedgekeurde materialen volgens de beleidslijnen van uw instelling |
| BALB/c vrouwelijke muizen | The Jackson Laboratory | 000651 | |
| Blunt schaar | Roboz | RS-6700 | |
| Rekenmachine | Elk | Elk | |
| Camera | Elk | Elk | Minimaal 8 megapixels |
| Centrifuge | Elk | Elk | Moet in staat zijn om 125 x g en 300 x g te bereiken |
| CO2 euthanasie-opstelling | Zie opmerkingen | Zie opmerkingen | Gebruik goedgekeurde materialen volgens de beleidslijnen van uw instelling |
| Koude ruimte, koelkast, koude opslag | Elk | Elk | |
| Computer met Fiji-ImageJ | Elk | Elk | Moet in staat zijn om Fiji-ImageJ uit te voeren |
| Telkamer | Fisher Scientific | 02-671-10 | |
| Gebogen schaar | Roboz | RS-5859 | |
| Gedestilleerd water | Elk | Elk | |
| Elastase | MP Biomedicals | 100617 | |
| Elektronische weegschaal | Elk | Elk | |
| Fetaal runder serum (FBS) | R&D Systems | S11150 | |
| Pincet | Roboz | RS-8100 | |
| IJs | N/A | N/A | |
| Incubator | Zie opmerkingen | Zie opmerkingen | Moet in staat zijn om 5% CO2 en 37 °C te bereiken |
| Methanol | Fisher Scientific | A412SK-4 | |
| Methyleenblauw | Sigma-Aldrich | 03978-250ML | |
| Penicilline Streptomycine | ATCC | 30-2300 | |
| Pins of naalden | Elk | Elk | Voor het vastpinnen van muizen tijdens necropsie |
| Kunststof schuifmaten | VWR | 25729-670 | |
| RMPI-1640 Medium | ATCC | 30-2001 | |
| Rotator of roterend wiel | Elk | Elk | |
| Scherpe schaar | Roboz | RS-6702 | |
| Steriele wegwerpfilter met PES-membraan | ThermoFisher Scientific | 568-0010 | |
| T-150 Flessen | Fisher Scientific | 08-772-48 | |
| T-25 Flessen | Fisher Scientific | 10-126-10 | |
| T-75 Flessen | Fisher Scientific | 13-680-65 | |
| Driehoekige plastic beker | Fisher Scientific | 14-955-111F | Wordt gebruikt om muizen te wegen |
| Trypanblauw | VWR | 97063-702 | |
| Trypsin-EDTA | ATCC | 30-2101 | |
| Type IV collageenaase | Sigma-Aldrich | C5138 | |
| 3.5 cm weefselkwekerijplaten | Nunclon | 153066 | |
| 1 mL spuit | BD | 309659 | |
| 1.7 mL microcentrifugebuisjes | VWR | 87003-294 | |
| 10 cm weefselkwekerijplaten | Fisher Scientific | 08-772-22 | |
| 12 wel plaat | Corning | 3512 | |
| 15 mL centrifugeerbuis | Fisher Scientific | 14-959-70C | |
| 1X Dulbecco's Fosfaatgebufferde zoutoplossing (DPBS) | Fisher Scientific | SH30028FS | |
| 1X Hank’s Balanced Saline Solution (HBSS) | Thermo Scientific | SH3026802 | |
| 27 g 1/2 inch naalden | Fisher Scientific | 14-826-48 | |
| 4T1 (ATCC® CRL2539™) | ATCC | CRL-2539 | |
| 50 mL centrifugeerbuis | Fisher Scientific | 14-959-49A | |
| 6-Thioguanine | Sigma-Aldrich | A4882 | |
| 70 μM celstrainer | Fisher Scientific | 22-363-548 | |
| 70% ethanol | Sigma Aldrich | E7023 | Verdun tot 70% met DI water |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission