Dit protocol is goedgekeurd en volgt de richtlijnen voor dierverzorging door het Drexel University College of Medicine Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Nu / Nu athymische vrouwelijke muizen (6-8 weken oud) werden gebruikt in deze studie.
1. Intracraniële injectie van tumorcellen
- Steriliseer alle apparatuur (pincet, schaar, hechtschaar, handboor) onder een droge cyclus van een autoclaaf gedurende maximaal 45 minuten in sterilisatiezakjes, inclusief een sterilisatie-indicator. Als u operaties uitvoert bij meerdere dieren, steriliseer dan gereedschappen tussen dieren met behulp van een verwarmde kraalsterilisator (tot 3x).
- Anesthetiseer de muizen volgens het dierverzorgingsprotocol van de gebruikers (bijv. isofluraan (4% voor inductie, 1-2% onderhoud) en dien analgesie toe (subcutaan, 0,1 ml van 0,1 mg / kg buprenorfine SR-LAB) voorafgaand aan het begin van de operatie. Zorg voor een optimale anesthesiediepte met een teenknijper.
- Plaats de muizen in een stereotaxisch frame en immobiliseer het hoofd met behulp van standaard oorstaven (figuur 1A). Breng oogheelkundige zalf aan op de ogen.
- Steriliseer het oppervlak van het hoofd door herhaalde, afwisselende toepassing (3x) van jodiumdoekjes en 70% ethanol voorafgaand aan de incisie.
- Gebruik een chirurgisch scalpel om een middellijnincisie van 1 cm door de huid te maken in een enigszins diagonale hoek ten opzichte van de denkbeeldige lijn die de hersenen van de muis in twee symmetrische helften verdeelt om de schedel bloot te leggen. Veeg al het bloed af met een wattenstaafje.
- Buig de huid zijdelings af om de injectieplaats bloot te leggen: 2 mm rechts, 1 mm naar voren ten opzichte van de bregma (+2 mediolateraal (+2ML), +1 rostral/caudaal (+1RC).
- Gebruik een bur bit (0,73 mm) om de schedel binnen te dringen +2ML, +1RC tot de bregma en boor een gat met lichte druk en draaiende beweging.
- Gebruik een herseninjectiespuit om 5 μL van een 100.000 MDA-MB-231BR (stabiel tot expressie brengende GFP-Luciferase) cellen/μL oplossing in steriele 1x PBS te injecteren door de spuit in eerste instantie 3,5 mm diep in de hersenen in te brengen.
- Laat de spuit 2 minuten bezinken. Trek het ongeveer 1 mm omhoog en injecteer na 2 minuten langzaam de eerste helft van het volume.
- Wacht nog eens 2 minuten voordat u de rest injecteert en trek de spuit vervolgens langzaam 3 minuten na de laatste injectie.
OPMERKING: Langzame injectie is empirisch in het toestaan van het volume om goed te worden geabsorbeerd door het hersenweefsel en geen lekkage te creëren na het trekken van de spuit, wat kan leiden tot kankercellen die buiten de beoogde plaats groeien.
- Breng botwas aan op de injectieplaats op de schedel en gebruik vervolgens polypropyleen hechtingen om het weefsel te hechten. Muizen zullen binnen 5 minuten herstellen na verwijdering van de anesthesie.
- Controleer hun gedrag direct na de operatie gedurende ongeveer 10 minuten, 3 uur later en de volgende dag om te bepalen of een speciale behandeling, waaronder zoutoplossinginjectie, zacht voedsel, enz., Nodig is om snel herstel te helpen.
- Monitor de tumorgroei via bioluminescentie beeldvorming op het beeldvormingssysteem.
- Schakel hiervoor eerst de zuurstof en het isofluraan op het beeldvormingssysteem in. Laat beide worden verdeeld naar de aparte kamer buiten de beeldvormingsdoos.
- Schakel vervolgens de software in, initialiseer het instrument en kies de juiste optie voor het visualiseren en vastleggen van het hele muislichaam.
- Plaats de muizen in de aparte kamer met isofluraan en zorg voor een optimale anesthesiediepte met een teenknijper. Injecteer de muizen intraperitoneaal met 200 μL 30 mg/ml luciferine.
- Breng de maag van de muis over naar de neus van de beeldvormingskamer die wordt voorzien van zuurstof en isofluraan. Vergrendel de kamer en kies 2 minuten tijdsblootstelling om de beeldvorming te starten.
- Gebruik de ROI-tool (region of interest) van de software om het bioluminescente signaal van de tumor te kwantificeren.
- Om de tumorgrootte te analyseren, kiest u het cirkelvormgereedschap en past u het rond de tumorvorm en -grootte. Meet de ROI en rapporteer de totale metingen.
- Laat solide tumorgroei gedurende 12-14 dagen (of totdat luciferase ongeveer 7,0 x 106 eenheden bereikt) (figuur 1B) voordat hersenplakken worden gegenereerd.
OPMERKING: Het verhogen van het aantal te injecteren cellen zal leiden tot snellere tumorgroei; daarom kan de generatie van hersenplakken eerder dan 12 dagen optreden. Aan de andere kant zal een grotere tumor leiden tot meer GFP + -plakjes als ze gedurende 14 dagen mogen groeien. Na 14 dagen begint de gezondheid van muizen snel te verslechteren; daarom moet de controle op de diergezondheid worden verhoogd tot eenmaal daags na het tijdstip van 10 dagen en moeten muizen die tekenen van pijn en / of ongemak vertonen, worden gebruikt voor het genereren van de plakjes.
2. Genereer hersenplakken
OPMERKING: Voer de stappen na hersenisolatie uit in een steriele laminaire stroomkap. Het is doorgaans mogelijk om 35-40 individuele plakjes met tumorcellen (luciferasesignaal) te genereren uit één muis die is geïnjecteerd met MDA-MB-231BR-cellen (figuur 1C).
- Steriliseer alle chirurgische hulpmiddelen in een autoclaaf. Plaats de weefselsnijder in de steriele laminaire flowkap en reinig alle gereedschappen en instrumenten met 70% ethanol.
- Na 12-14 dagen na intracraniale MDA-MB-231BR celinjectie, verdoven de muizen volgens het dierverzorgingsprotocol van de gebruikers zoals beschreven in 1.2. Zorg voor een optimale anesthesiediepte met een teenknijper.
- Verwijder en plaats hun hersenen snel (binnen 45 s) in ijskoude (4 °C) sucrose-ACSF bestaande uit: 280 mM sucrose, 5 mM KCl, 2 mM MgCl2, 1 mM CaCl2, 20 mM glucose, 10 mM HEPES, 5 mM Na+-ascorbaat, 3 mM thiourea, 2 mM Na+, 29 mM pyruvaat; pH=7,3.
- Snijd met behulp van een scherp, steriel scalpel of scheermesje overtollige delen van de hersenen weg die van alle kanten geen tumor bevatten, inclusief het onderste deel van de hersenen.
- Breng de vorm van de hersenen naar een niet-perfecte kubus om plat op het ACSF bevochtigde filterpapier op een 60 mm schoteldeksel te zitten om het snijden te vergemakkelijken.
OPMERKING: Extra weefsel van de hersenen waar de tumor waarschijnlijk niet is gegroeid, wordt voorafgaand aan het snijden verwijderd om het genereren van meestal GFP + -plakjes mogelijk te maken en een vorm van de hersenen te creëren die stabiel is op het oppervlak van het instrument en niet zal worden verstoord door de trillingen veroorzaakt door het snijden.
- Plaats enkele vellen voorvochtig (met ACSF) filterpapiercirkels op het snijplatform en plaats het geblokkeerde tissue hierop.
- Stel de snijgrootte op het instrument in op 2 of 2,5 eenheden op de meegeleverde liniaal om het weefsel in secties van 200-250 μm te snijden.
OPMERKING: Plakjes tot 350 μm of zo dun als 100 μm zijn levensvatbaar. Gebruik voor plakjes <200 μm een vibratome of compresstome.
- Gebruik een penseel (sable) om hersenplakken over te brengen in een schaal met sucrose ACSF en scheid de plakjes onder een lichtmicroscoop met behulp van 27 G-naalden.
- Identificeer GFP-positieve plakjes onder de fluorescerende microscoop en breng ze over naar een nieuwe 60 mm schaal met 2-3 ml volwassen plakmedia (neurobasaal medium A, 2% B12-supplement, 1% N2-supplement, 1% glutamine, 0,5% glucose, 10 U / ml penicilline en 100 μg / ml streptomycine) met behulp van een steriele 1 ml afgebroken pipet (brede opening).
OPMERKING: De hersenplakken die tumorcellen bevatten die over het hersenoppervlak groeien (misschien als gevolg van lekkage van injectiecellen, enz.) zijn uitgesloten.
- Breng 3-5 plakjes over op elke 30 mm, 0,4 μm poriegrootte weefselkweekinbrenging in 6-well platen op een afstand die het niet mogelijk maakt om in elkaar te groeien.
- Verwijder het overtollige medium van het oppervlak van de insert met behulp van een P1000-pipet, voeg 1 ml volwassen muisschijfmedium toe onder elke insert en breng de media in de incubator in evenwicht voordat u gaat snijden.
- Incubeer de weefsels bij 37 °C, 5% CO2 en 95% vochtigheid gedurende 24 uur vóór beeldvorming.
3. IVIS-beeldvorming van plakjes
OPMERKING: Voer luciferase- en inhibitortoevoegingsstappen uit in een steriele laminaire stroomkap.
- Pipetteer 5 μL van 30 mg/ml luciferine-oplossing in het medium onder de inzetstukken door het inzetstuk met een tang op te tillen en terug in de put te plaatsen na toevoeging van luciferine aan de media in de put.
- Plaats de 6-putplaat met het deksel in de beeldvormingskamer van het instrument onder de stationaire camera en vergrendel de kamerdeur.
- Open de software en initialiseer het instrument.
- Kies camera-instellingen waarmee u slechts één put per afbeelding kunt visualiseren en vastleggen. Verplaats het podium omhoog (FOV van 5 cm) en plaats de put die moet worden afgebeeld direct onder de camera.
- Stel de beeldvormingstijd in op het meest geschikt, afhankelijk van de intensiteit van het luciferase dat de tumor zal uitzenden, die kan variëren van 10 s tot 5 minuten. Begin met het instellen op 10 s en verhoog vervolgens als het signaal laag is, maar houd het consistent voor alle tijdstippen en omstandigheden tot het einde van het experiment (figuur 1D).
- Gebruik de ROI-tool (cirkelvormtool), pas deze aan rond de tumorvorm en -grootte, meet de ROI en rapporteer de totale metingen om het bioluminescente signaal van elke tumor op de plak te kwantificeren.
- Breng de plaat terug naar de steriele laminaire flowkap, gebruik een tang om het inzetstuk iets uit de put te tillen.
- Zuig het medium op, vervang het door 1 ml vers medium en plaats het inzetstuk terug in de put.
- Voor experimenten waarbij de plakjes worden behandeld met verschillende verbindingen zoals remmers, metabolieten, enz., Bereidt u de juiste concentratie van het reagens in 1,2 ml hersenschijfmedia in een buis van 1,5 ml en brengt u vervolgens 1 ml over naar de put die de plak bevat.
- Herhaal dit proces elke 48 uur voor de duur van het onderzoek.
4. Live beeldvorming van tumorgroei in ex vivo hersenplakken
OPMERKING: Voer inserts met voldoende medium (1,5 ml) om de duur van het experiment mee te gaan, omdat het niet mogelijk is om extra medium toe te voegen tijdens de live beeldvorming.
- Plaats de 6-well plaat op de geautomatiseerde microscoopplaathouder in de incubator (37 °C, 5% CO2 en 95% vochtigheid).
- Open de software, schakel brightfield in op het eerste kwadrant om de belichting aan te passen die nodig is om de segmenten te bekijken. Om de positie (coördinaten "xy") van het segment te vinden, navigeert u met "xy" in het tweede kwadrant om de coördinaten "xyz" van de microscoop te regelen.
- Selecteer 6-well plate als de labware die voor dit experiment wordt gebruikt. Selecteer de ROI-kaarteditor en registreer die positie door een nieuwe ROI te selecteren, voeg die ROI toe en sla deze op.
- Herhaal dezelfde stappen voor alle andere regio's van belang in andere putten. Nadat u alle ROI's hebt toegevoegd, slaat u alle ROI's op.
- Selecteer onder Protocol de optie Bestaande wissen en selecteer Time-Lapse onder Acquisitie, gevolgd door het selecteren van de interessante kanalen (in dit geval GFP).
- Schakel Autofocus uit in de focusinstelling en pas deze handmatig aan op de juiste scherpstelling voor alle segmenten. Pas ten slotte de Brightfield-intensiteit en fluorescentiekanaalexcitatie en belichtingstijd aan op het juiste niveau.
- Stel het protocol in om elke 15 minuten gedurende 48 uur beelden te verkrijgen.
- Sla het protocol op en voer het uit. Aan het einde van het experiment bevat het opgeslagen bestand zowel de brightfield- als de GFP-afbeeldingen die voor elke ROI zijn vastgelegd.
- Om de afbeeldingen in een video te combineren, hernoemt u alle interessante afbeeldingen met dezelfde naam gevolgd door een binair nummer om ze te organiseren in de volgorde waarin ze zijn vastgelegd (bijv. ROI1 (1), RO1 (2) ...)
- Open ImageJ en importeer de afbeeldingen door op Bestand > importeren > afbeeldingsreeks te klikken. Selecteer de bestandsnamen die in een lijst worden weergegeven en schrijf de inhoud van de naam van de bestanden in het vak Bestandsnaam bevat dat wordt weergegeven om de bestanden te identificeren die voor de video zijn geselecteerd.
- Sla de gecombineerde afbeeldingen op onder Bestand > Opslaan als > AVI.
5. MTS-test en immunohistochemie van ex vivo hersenweefsel
- MTS-TEST
- Snijd de plakjes door het weefselkweekmembraan onder elke plak langs de randen van het weefsel te snijden en breng het weefsel, dat nog steeds aan het membraan is bevestigd, over in een 96-well plaat.
- Voeg het MTS-reagens gemengd in een verhouding van 1:5 met kweekmedia en 0,01% triton (1x) toe om penetratie van de oplossing in het weefsel mogelijk te maken, in een totaal volume van 120 μL in elke put.
- Gebruik 4% paraformaldehyde (PFA) als een middel om hersenplakken levensvatbaar te maken, en dus een positieve controle voor dit experiment. Dompel het hersensegment van belang onder in 4% PFA gedurende 1 uur bij RT (kamertemperatuur) of 's nachts bij 4 °C voordat u doorgaat met de MTS-test.
- Laat het MTS-reagens gedurende 4 uur op de plakjes reageren, verwijder de plakjes uit de putjes en meet de absorptie bij 490 nm voor alle omstandigheden, inclusief een lege put zonder plak als referentie.
- Rapporteer de metingen als een functie van het plakgebied van het weefsel, gemeten met een digitale remklauwliniaal.
- Immunohistochemische voorbereiding
- Dompel de hersenplakken die aan het membraaninzetoppervlak zijn bevestigd 's nachts bij 4 °C onder in 10% formaline.
- Voer inbedding, verwerking, blokkering en genereer onbevlekte dia's van het weefsel. Gebruik standaard immunohistochemisch kleuringsprotocol om te kleuren voor H & E, Ki-67, gamma-H2AX, CC3, GFAP, GFP, DAPI
6. Bestraling van tumor in ex vivo hersenplakken
- Bestraal de tumor met 6 Gy (310 kVp röntgenfoto's).
OPMERKING: De eenheden die zijn ingevoerd om de totale dosis van 6 Gy te krijgen, zijn 3522 eenheden na het overwegen van R-eenheden (gemeten met Victoreen-elektrometer) en correcties voor de vingerhoed, luchtdichtheid en cGy / R zoals eerder beschreven18. De belichtingstijd is 130,9 s.
- Gebruik 0,25 mm Cu +1 mm Al toegevoegde filtratie, 50 cm SSD, 125 cGy per min.
- Voer dosimetrie uit door een ionisatiekamer in de bundel die is gekalibreerd volgens een primaire standaard.
- Corrigeer dagelijks de luchtvochtigheid, temperatuur en barometerdruk.