Chemisch-geïnduceerde huid carcinogenese model met behulp van Dimethylbenz [a] anthraceen en 12-O-Tetradecanoyl Phorbol-13-acetaat (DMBA-TPA)
19 december 2019
Tweetraps huid carcinogenese wordt geïnduceerd door twee topisch toegepaste chemicaliën. Een mutagene stof 7, 12-dimethylbenz [a] anthraceen) veroorzaakt mutaties in de epidermale cellen en een continue toepassing van de algemene groeistimulator 12-O-tetradecanoyl phorbol-13-acetaat versnelt de vorming van papillomavirus.
Dit tweestaps huidkankermodel maakt de studie van de rol van ontsteking bij huidkanker mogelijk en maakt het mogelijk om de tumorinitiatie te bestuderen als een apart proces van tumorprogressie. De tumorvorming in dit model wordt chemisch geïnduceerd en maakt het gebruik van knock-outstammen mogelijk om de effecten van omgevingsfactoren of therapeutische kandidaten te bestuderen. Het model is zeer geschikt voor het bestuderen van de rol van het immuunsysteem en angiogenese bij kanker.
Het toont een vergelijkbare ziekte pathologie plaveiselcelcarcinoom bij menselijke patiënten. Hoewel deze methode relatief eenvoudig uit te voeren is, is een nauwkeurige timing essentieel. Het is ook belangrijk om passende veiligheidsmaatregelen te nemen bij de behandeling van DMBA, dat is een kankerverwekkende stof.
Voor het begin van het experiment, huis een agressieve zeven tot negen weken oude muizen in aparte kooien om te voorkomen dat vechten en huidletsels. Voor huidpailloma inductie scheer je eerst de rughuiden van de proefdieren en weeg je de muizen individueel. Gebruik 48 uur na het scheren een pipet om 50 microgram DMBA in 200 microliter aceton aan te brengen op het geschoren gebied van elke verdoofde muis.
Voor huid papilloma promotie, zeven dagen na DMBA toepassing behandelen de huid met vijf microgram TPA in 200 microliters van aceton twee keer per week tot het einde van het experiment. Bestudeer de dieren op papillomen en fotografeer en fotografeer en notuleer elke week de grootte van elk individueel papilloma op een kaart. Een voelbare massa groter dan een millimeter in diameter wordt beschouwd als een papilloma als het langer dan een week blijft.
Wanneer de tumorrespons een plateau bereikt, oogst u 24 uur na de laatste TPA-toepassing het juiste monstermateriaal van de dieren en verzamel u volledige diktestukken van de huid voor immunohistochemische analyse. Gebruik een biopsie punch om huidstukken te verzamelen van papilloma en niet-papilloma huidmonsters voor genexpressie en of eiwitanaylenen en gebruik een scalpel om stukjes papilloma en niet-papilloma huid te verzamelen voor immunohistochemische analyse. Verzamel vervolgens de huid drainerende lymfeklieren en een stuk van de milt voor flow cytometrische analyse zoals gewenst.
Een statistisch significant verschil in de papilloma vrije tijd en in het aantal papillomen tussen de experimentele groepen wordt meestal waargenomen in het DMBA TPA tumormodel. Histologische analyses zijn geschikt voor het bestuderen van de structuur van de papillomen, de morfologie van de huid, of de infiltratie van immuuncellen van belang. Het is essentieel om de DMBA en TPA gelijkmatig op de huid toe te passen en TPA in consistente intervallen aan te brengen.
Het is ook belangrijk om de papillomen regelmatig te tellen. De mechanismen die het aantal en de tijd van tumorvorming beïnvloeden, kunnen worden bestudeerd met behulp van verschillende methoden, waaronder immunohistochemie, stroomcytometrie, kwantitatieve PCR en eiwitanalyse. Deze conventionele techniek kan gemakkelijk worden aangepast en toegepast om de effecten van verschillende genen, omgevingsfactoren of therapieën van belang te bestuderen op tumorinitiatie en progressie.
Voorzichtigheid is geboden bij het uitvoeren van de techniek, omdat DMBA kankerverwekkend is en aceton snel verdampt. Een geschikt ademhalingsmasker en het gebruik van de stroomkast worden aanbevolen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een tweefasenmodel voor huidcarcinogenese waarmee onderzoekers de rol van ontsteking bij huidkanker kunnen onderzoeken. Het model maakt gebruik van een mutageen en een groeistimulator om tumorvorming te induceren, wat inzicht biedt in de initiatie en progressie van tumoren.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Oncologie
- Carcinogenese
- Ontsteking
Achtergrond
- Twee-fasige huidcarcinogenese omvat een mutagen en een groeistimulator.
- Het model is relevant voor het bestuderen van plaveiselcelcarcinoom.
- Nauwkeurige timing en veiligheidsmaatregelen zijn cruciaal in de experimentele opzet.
- Knockout-stammen kunnen worden gebruikt om omgevings- en therapeutische factoren te onderzoeken.
Doel van de Studie
- Om de mechanismen van tumorinitiatie en progressie te onderzoeken.
- Om de rol van het immuunsysteem bij huidkanker te beoordelen.
- Om angiogenese te evalueren in de context van chemisch geïnduceerde tumoren.
Gebruikte methoden
- Topische applicatie van 7,12-dimethylbenz[a]anthraceen (DMBA).
- Continue applicatie van 12-O-tetradecanoylforbol-13-acetaat (TPA).
- Gebruik van knockout-stammen voor studies naar omgevingsfactoren.
- Monitoring van tumorvorming en progressie over een bepaalde periode.
Belangrijkste resultaten
- Het model imiteert succesvol de pathologie van het humane plaveiselcelcarcinoom.
- Inflammatie speelt een belangrijke rol bij de tumorontwikkeling.
- Een nauwkeurige timing is essentieel voor de reproduceerbaarheid van de resultaten.
- Veiligheidsprotocollen zijn noodzakelijk bij het omgaan met carcinogene stoffen.
Conclusies
- Het tweestapsmodel is effectief voor het bestuderen van mechanismen van huidkanker.
- Het biedt een platform voor het testen van therapeutische kandidaten.
- Verder onderzoek kan het begrip van de kankerbiologie verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directieleden
Het tweefasenmodel voor huidcarcinogenese met DMBA-TPA biedt een betrouwbaar platform voor het analyseren van tumorinitiatie en -progressie in preklinisch oncologisch onderzoek. De reproduceerbaarheid en kwantitatieve resultaten ondersteunen het mechanistische risico-onderzoek naar inflammatoire pathways en immuungemedieerde tumorpromotie. Dit maakt datagestuurde go/no-go-beslissingen mogelijk in de vroege ontdekkingsfase en bij de prioritering van portfolio's voor dermatologische en immuno-oncologische programma's.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek naar tumorinitiatie versus progressie mogelijk met behulp van tijdelijk gescheiden chemische insulten.
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt functionele validatie van targets in ontsteking-gedreven carcinogenese via analyse van knockout-stammen.
- Wetenschappelijke waarde: Faciliteert mechanische risicoreductie door de bijdragen van immuuncelinfiltratie en angiogenese aan tumorvorming te isoleren.
Screening en assay-ontwikkeling
- Operationele waarde: Genereert gestandaardiseerde, kwantificeerbare papilloomaantallen en groeimetrieken voor compoundscreening.
- Operationele waarde: Levert reproduceerbare uitlezingen van de tijd tot tumorvorming en multipliciteit, geschikt voor assay-standaardisatie.
- Operationele waarde: Ondersteunt schaalbare evaluatie van therapeutische kandidaten die de initiatie- of promotiefase beïnvloeden.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Translationele waarde: Modelleert de pathologie van het plaveiselcelcarcinoom bij de mens, waardoor relevantie voor dermatologische oncologische indicaties mogelijk wordt.
- Translationele waarde: Koppelt ontstekingsmechanismen aan tumorprogressie, wat bijdraagt aan preklinische validatie op basis van biomarkers.
- Translationele waarde: Biedt een platform voor het testen van immunomodulerende en anti-angiogene middelen in een fysiologisch relevante context.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het model past binnen het ontdekkingscontinuüm van targetvalidatie tot en met preklinische effectiviteitsonderzoeken, in het bijzonder voor immuno-oncologie en modulatie van inflammatoire pathways.
- Discovery Biology: Maakt hypothesetoetsing van gen-omgevingsinteracties bij carcinogenese mogelijk met behulp van induceerbare of constitutieve knockout-modellen.
- Screening: Levert kwantitatieve eindpunten, zoals papilloomlatentie en -last, voor dosis-responsanalyse en lead-optimalisatie.
- Analytics: Genereert histopathologische, flowcytometrische en moleculaire readouts om fenotypische uitkomsten te correleren met het mechanisme.
- Translationeel onderzoek: Ondersteunt de continuïteit van mechanistische ontdekking naar preklinische validatie via gedeelde inflammatoire en angiogene assen.
- Bedrijfsmatige hergebruikbaarheid: Vestigt een herbruikbaar platform voor inflammatoire carcinogenese voor screening over verschillende indicaties bij huid- en epitheliale kankers.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit door de initiatie- en promotiefases in de tumorontwikkeling te ontkoppelen.
- Operationele waarde: Waarborgt reproduceerbaarheid door gestandaardiseerde chemische dosering, timing en veiligheidsgecontroleerde applicatie.
- Strategische waarde: Verbetert de kapitaalefficiëntie door vroege risicoreductie van targets in ontsteking-gedreven tumormodellen mogelijk te maken.
- Impact op portfolio: Informeert risico-gecorrigeerde beslissingen over voortgang op basis van metrieken voor tumorvrije overleving en progressie.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in het omgaan met carcinogenen en het toedienen van topische behandelingen in knaagdiermodellen.
- Afhankelijk van ventilatie- en PBM-infrastructuur vanwege de vluchtigheid en carcinogeniteit van DMBA.
- Noodzaak van gestandaardiseerde dierhouderij om confounders door gevechten of huidlaesies te voorkomen.
- Vereist training in consistente tumormeting en longitudinale tracking voor betrouwbare eindpunten.
- Beperkt tot de cutane of toegankelijke epitheliale oppervlakken, waardoor het gebruik beperkt is tot studies naar topische of mucosale toediening.
