Alle muisexperimenten werden uitgevoerd onder het door de Hebrew University Institutional Animal Care and Use Committee goedgekeurde protocol MD-21-16429-5. Bovendien is de Hebreeuwse Universiteit gecertificeerd door de Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AAALAC).
1. Cellijn onderhoud
OPMERKING: De menselijke borstkankercellijnen (MCF-7, MDA-MB-468 en MDA-MB-231) werden in dit protocol gebruikt.
- Kweek alle borstkankercellijnen in Dulbecco's gemodificeerd Eagle's medium (DMEM), aangevuld met 10% foetaal runderserum (FBS) en 1% penicilline-streptomycine bij 37 °C in een bevochtigde kooldioxide (5% CO2) incubator.
OPMERKING: Controleer de celdichtheid regelmatig; splitsen en uitbreiden voor toekomstig gebruik wanneer ze 70% confluency bereiken.
2. Virusvoorbereiding
- Behandel de HEK293T-cellen met 1 ml trypsine totdat ze loskomen.
- Voeg 10 ml DMEM (10% FBS) toe om de trypsine-activiteit te neutraliseren en breng de celsuspensie over naar een nieuwe centrifugebuis van 15 ml.
- Centrifugeer bij 150 × g gedurende 5 minuten om de cellen te bezinken. Gooi het supernatant na de centrifugering weg en voeg 1 ml vers DMEM-medium toe.
- Bepaal de celconcentratie en zaad 1,2 × 106 cellen/put in een zes-well plaat.
- Verwarm de volgende dag alle benodigde reagentia voor, waaronder transfectiereagens, serumvrij DMEM, envelopplasmide (VSV-G), lentivirusverpakkingsplasmide (ΔVPR) en pLX304 Luciferase-V5 blastplasmide of FUW GFP-plasmide.
- Meng in een 1,5 ml geautoclaveerde centrifugebuis 50 μL serumvrije DMEM met 0,3 μg VSV-G plasmide, 1 μg ΔVPR en 1,2 μg pLX304 Luciferase-V5 blastplasmide of FUW GFP-plasmide.
- Voeg na het grondig mengen van deze plasmiden met het medium 5 μL van het transfectiereagentiaat toe, meng voorzichtig en incubeer het mengsel bij kamertemperatuur gedurende 15 minuten.
- Voeg na incubatie het mengsel druppelsgewijs toe aan de HEK293T-cellen.
- Vervang na 24 uur het groeimedium door 2 ml (30% FBS) DMEM. Oogst de volgende dag (48 uur na de transfectie) het medium dat de virussen bevat ("pLX304 Luciferase-V5 of de FUW GFP-virussen").
OPMERKING: Het gebruik van 30% FBS verbetert de efficiëntie van de virusproductie.
- Om HEK293T-celresiduen te voorkomen, voert u het virusbevattende medium door een spuitfilter van 0,45 μm of centrifuge bij 150 × g gedurende 5 minuten en verzamelt u het supernatant.
OPMERKING: Houd voor langdurige opslag de werkende aliquots van het virus op -80 °C.
3. Het vaststellen van cellen die stabiel GFP en luciferase tot expressie brengen ("GFP + Luc + cellen")
- De dag voor het infecteren van de cellen, zaad 8 × 105 cellen per put in een zes-well plaat.
- Vervang na de incubatie 's nachts het groeimedium door vers medium met 8 μg/ml polybreen. Voeg druppelsgewijs 200 μL FUW GFP-virussen toe aan de cellen.
- Optioneel: Om de virusefficiëntie te verbeteren, centrifugeert u de plaat bij 560 × g gedurende 30 minuten (37 °C) (spininfectie).
- Incubeer de cellen gedurende 48 uur en verifieer de GFP-expressie door fluorescentiemicroscopie.
- Sorteer de GFP-tot expressie brengende cellen op fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS) (GFP+) (Figuur 1A).
- Infecteer de GFP-gesorteerde cellen met de pLX304 Luciferase-V5 blastvirussen zoals beschreven in stap 3.2.
- Behandel de cellen met blasticidin (10 μg/ml) 30 uur na infectie om te verrijken voor pLX304 Luciferase-V5 blast-expressing cellen (GFP+, Luc+ cellen). Vervang vervolgens om de twee dagen door vers medium dat blasticidin bevat. Behandel bovendien, als controle, naïeve cellen met hetzelfde blasticidin-bevattende medium.
OPMERKING: Een duidelijk verschil tussen de geïnfecteerde en controlecellen moet worden waargenomen na een paar dagen behandeling met blasticidin. Dit effect is cellijnafhankelijk en duurt meestal ~ 8-10 dagen. Een slechte overlevingskans duidt op een lage virale productieopbrengst. Als dat zo is, produceer dan een nieuwe partij virussen, omdat een lage efficiëntie toekomstige experimenten kan beïnvloeden.
4. Valideren van in vitro luciferase activiteit
- Kweek de MCF-7, MDA-MB-468 en MDA-MB-231 GFP+ Luc+ cellen in een plaat van 15 cm tot 80% confluency. Oogst de cellen door trypsinisatie, zoals beschreven in stappen 2.1-2.2.
- Zaai een toenemend aantal cellen in elke put (0,1, 0,5, 1, 2, 3, 4 × 104) in een zwarte 96-putplaat.
OPMERKING: Zwarte 96-well platen zijn meer geschikt voor het meten van luciferaseniveaus, omdat witte of transparante platen autoluminescentiesignalen produceren. Gebruik ter controle fosfaatbuffered saline (PBS) alleen in één put om ervoor te zorgen dat er geen autoluminescentie van PBS is.
- Vul alle putjes met 100 μL DMEM en incubeer gedurende 16-24 uur.
- Bereid luciferine-oplossing in PBS met een concentratie van 1,5 mg / ml uit de voorraad van 30 mg / ml. Vul de voorraad luciferineoplossing aan en bewaar bij -20 °C.
- Was de cellen eenmaal voorzichtig met PBS, voeg 100 μL luciferine-oplossing toe aan elk putje en wacht 2 minuten. Meet ten slotte de luciferase-activiteit in alle borstkankercellen met behulp van bioluminescentie.
OPMERKING: Het onderzoeken van in vitro GFP- en luciferase-expressie voorafgaand aan dierproeven is cruciaal. Bovendien worden lege putjes gebruikt om de achtergrond af te trekken.
5. Muizen injecteren met GFP+ Luc+ cellen
- Breng 5 × 106 (MCF-7 en MDA-MB-468) of 2 × 106 (MDA-MB-231) GFP+ Luc+ cellen over in respectievelijk 200 μL of 100 μL PBS.
- Reinig vóór de injectie de steriele biologische kap met een 5% desinfecterende oplossing (zie de tabel met materialen). Verdoof vervolgens de muizen met gefilterde (0,2 μm) lucht die 4% isofluraan bevat bij een luchtdebiet van 1 l / min gedurende 2−3 minuten.
OPMERKING: Het is essentieel om de juiste verdoving te bevestigen; knijp in de teen van de muis en zoek naar een reactie.
- Plaats een kegel over de verdoofde muizenkop in rugligging. Breng dierenartszalf aan op zijn ogen om droogheid onder narcose te voorkomen.
- Veeg de buikstreek van de muis, boven de borstklier, met ethanol met behulp van een wattenstaafje en til de4e borstklier op met een tang.
- Steek de naald 27 G x 3/4 (0,4 x 19 mm) onder het vetkussen en injecteer langzaam 100 μL van de celsuspensie.
OPMERKING: Er verschijnt een ronde uitstulping onder de huid. Bovendien kan een onjuiste injectie leiden tot afwijking in de tumorgroeisnelheid of afwezigheid van tumor in dezelfde experimentele groep.
- Haal na de injectieprocedure de muizen uit de kap en breng ze over naar een nieuwe kooi. Houd de muizen in de gaten totdat ze weer bij bewustzijn komen.
OPMERKING: Zorg ervoor dat alle gebruikte naalden en spuiten in de naaldendoos worden weggegooid.
6. Meten van de luciferase niveaus in GFP+ Luc+ muizen
- Houd vóór de bioluminescentiedetectie de bewuste muis in bedwang door zijn nek met de linkerhand vast te houden. Kantel vervolgens de hand naar links, wat resulteert in de muis naar boven gericht met het onderlichaam in rugligging.
- Injecteer 100 μL luciferine (30 mg/ml) intraperitoneaal (i.p.) in het buikoppervlak van de muis in het kwadrant linksonder in de buik met behulp van een spuit van 1,0 ml met naaldgrootte 27 G x 3/4 (0,4 x 19 mm).
OPMERKING: De punt van de naald mag niet meer dan 3-5 mm van de buikwand worden ingebracht, omdat deze viscerale organen kan binnendringen. Bovendien wordt aanbevolen om i.p. injectie zonder anesthesie uit te voeren, omdat de luciferineverdeling in het lichaam van verdoofde muizen langzamer is dan bij bewuste muizen. Het monitoren van luciferaseniveaus bij bewuste muizen is dus een snellere procedure.
- Houd de muis gedurende 7 minuten zonder verdoving gevolgd door 3 minuten in de anesthesiekamer voordat de tumorkinetiek wordt gemeten.
OPMERKING: De incubatietijd varieert tussen de verschillende experimenten, cellijnen en soort tot soort. Daarom wordt aanbevolen om de incubatietijd te kalibreren voordat de experimenten worden gestart.
- Verdoof de muizen zoals beschreven in stappen 5.2-5.3.
- Open de software (Tabel met materialen) tijdens de incubatie, initialiseer het beeldvormingssysteem en klik op de knop Initialiseren .
OPMERKING: Houd er rekening mee dat de camera ~ 10 minuten nodig heeft om af te koelen en -90 ° C te bereiken. Bovendien, als achtergrondcontrole, meet de luciferaseniveaus in naïeve muizen (d.w.z. GFP + -muizen geïnjecteerd met cellen die het luciferase-gen niet tot expressie brengen).
- Houd de instelling in automatische belichting met behulp van de volgende instellingen: belichtingstijd automatisch, 60 s; Binning Medium, F/Stop 1; Excitatiefilter geblokkeerd; Emissiefilter open. Wanneer de initialisatie is beëindigd, selecteert u Wizard Imaging | Bioluminescentie en klik vervolgens op Volgende | Filter | openen selecteer Muis in het onderwerp van de afbeelding.
- Selecteer in Veldweergave fase C (10 cm) en Onderwerp hoogte: 1,50 cm.
- Klik op Image Setup Stage to C en voordat u op de knop Acquire klikt, moet u ervoor zorgen dat de muis in de juiste rugligging op het werktuig is geplaatst.
- Sluit de deur, klik op de knop Verwerven en wacht tot er een afbeelding op het scherm verschijnt.
OPMERKING: Met de optie Automatische belichting duurt een sterk signaal 5-20 s, afhankelijk van het signaal; een zwak signaal duurt ongeveer 60 s.
- Herhaal deze stap voor de andere muizen.
- Om longmetastasen te detecteren, bedekt u het sterke signaal van de primaire tumor met dik zwart kartonpapier en stelt u alleen de ventrale kant van de longen bloot aan de camera. Leg de afbeelding vast met dezelfde parameters als hierboven beschreven.
7. Ex vivo beeld verkrijgen met behulp van bioluminescentie en fluorescentie
- Euthanaseer de muizen met behulp van koolstofdioxide (CO2) inademing in de exsiccator en ontleed de muizen met behulp van een autoclaaf schaar en tang.
- Perfuseer de muizen met 0,9% zoutoplossing, oogst de organen en spoel met 1x PBS om bloedvlekken uit het orgaan te verwijderen.
- Breng het gespoelde orgaan over in een petrischaaltje en plaats het in het stadium van de bioluminescentiemachine. Pas dezelfde bioluminescentie-instelling toe als beschreven in stap 6.2-6.6.
OPMERKING: Vanwege de afname van het luciferasesignaal is deze stap tijdsbeperkend. Dus, na het euthanaseren van muizen, visualiseer het orgaan onmiddellijk door bioluminescentie.
- Voor GFP-afbeeldingen past u dezelfde instelling toe als beschreven in stap 6.3, met behulp van het GFP-filter fluorescentie in plaats van bioluminescentie.
- Maak longfoto's met een stereomicroscoop om de aanwezigheid van GFP + - kolonies te onderzoeken.
8. Analyse van bioluminescentiegegevens
- Dubbelklik op de software en selecteer Openen in het menu Bestand .
- Open alle bestanden en minimaliseer ze. Zorg ervoor dat alle eenheden Radiance (Photons) zijn. Klik bovendien op Toepassen op alles om dezelfde parameters voor alle afbeeldingen te behouden.
- Selecteer in het menu Beeld het gereedschapspalet, waarmee een nieuw venster wordt geopend.
- Selecteer in het venster Gereedschapspalet het tabblad ROI-gereedschappen en kies bij Type de gemiddelde ROI van Bkg.
- Selecteer cirkel in de ROI-gereedschappen en teken een kleine cirkel op het thoracale gebied van de muis.
- Dubbelklik op de cirkel, selecteer de optie Gebruiken als BKG voor toekomstige ROI's op het tabblad Achtergrond ROI en klik op Gereed.
9. Meten van de totale flux
- Selecteer in het venster Gereedschapspalet het tabblad ROI-gereedschappen en kies bij Type de optie Meting van ROI.
- Selecteer cirkel in de ROI-tools en teken een grote cirkel op de primaire tumor van de muis.
- Klik met de rechtermuisknop op ROI kopiëren en klik met de rechtermuisknop op ROI plakken in elk afzonderlijk bestand van elke muis.
- Klik op METEN VAN ROI's op het tabblad ROI-tools, dat een nieuw venster opent met de naam ROI-metingen. Houd op dit tabblad de metingentypen als uitstraling (fotonen) en afbeeldingskenmerken als alle ingevulde waarden.
- Exporteer het bestand als metingenbestand (*.txt) of Csv (*.csv) formaat.
- Open de geëxporteerde gegevens in een spreadsheet en neem de totale flux (p/s) en de waarden voor de weken.
OPMERKING: Deze stap kan worden gebruikt om verschillende groepen te meten. Bijvoorbeeld muizen behandeld met een voertuig versus degenen die werden behandeld met een medicijn.
- Genereer een XY-plot, waarbij de tijd wordt weergegeven langs de X-as en de totale flux (p/s) langs de Y-as. Neem voor elke week de parameter Total Flux (p/s) voor elke steekproefgroep en bepaal eventuele significante verschillen met behulp van de niet-parametrische Student's t-test.