Rak prostaty (PrCa) i łagodny przerost gruczołu krokowego (BPH) są znaczącymi obciążeniami zdrowotnymi. PrCa jest drugim najczęściej występującym nowotworem narządów litych u mężczyzn i główną przyczyną zgonów związanych z rakiem 1. BPH jest również bardzo rozpowszechniony wśród starszych mężczyzn i szacuje się, że kliniczna manifestacja BPH, objawów ze strony dolnych dróg moczowych (LUTS), dotyczy 50-90% mężczyzn 2. Chociaż wiadomo, że androgeny i estrogeny są ważne w PrCa i BPH, nasze zrozumienie mechanizmów hormonalnych, które leżą u podstaw kancerogenezy i wzrostu, pozostaje niepełne 3,4. Proste i genetycznie wykonalne modele zwierzęce stanowią podstawę badań, które zajmą się tymi priorytetami w badaniach nad prostatą. W chorobach reagujących na hormony, takich jak PrCa i BPH, stosowanie podskórnych granulek hormonu o powolnym uwalnianiu, w izolacji lub w połączeniu z ksenografacją torebki nerkowej (transfer komórek, tkanek lub narządów z jednego gatunku do drugiego) do gospodarza myszy z obniżoną odpornością, zapewnia prostą i powtarzalną metodę badania hormonalnej regulacji wzrostu i kancerogenezy.
Podskórna implantacja granulek hormonalnych jest prostą i powtarzalną techniką badania hormonalnej regulacji kancerogenezy i łagodnego wzrostu prostaty 5. Podskórne wszczepienie dorosłym samcom myszy 25 mg testosteronu (T) i 2,5 mg 17β-estradiolu (E2) powoduje wzrost stężenia E2 w surowicy i stopniowy spadek T, odtwarzając dynamiczne środowisko hormonalne starzejących się mężczyzn 5,6. Ponadto model ten podsumowuje wiele cech klinicznych BPH-LUTS 5,7. Alternatywne metody podawania hormonów obejmują podawanie doustne/przez zgłębnik lub wstrzyknięcie dootrzewnowe, które powodują niepokój u gryzonia, są mniej konsekwentne w dostarczaniu tej samej ilości leku w czasie i są bardziej pracochłonne niż jednorazowa implantacja chirurgiczna. Inne podskórne sposoby dostarczania hormonów i/lub leków obejmują kapsułki Silastic 8. Chociaż mamy również doświadczenie w stosowaniu kapsułek Silastic, sprasowane granulki są preferowane ze względu na ich łatwość użycia i powtarzalność. Co więcej, szybkość uwalniania skompresowanych granulek hormonu lepiej naśladuje dynamiczne proporcje steroidowych hormonów płciowych obserwowane u starzejących się mężczyzn 5,7.
Od czasu rozwoju genetycznie obniżonych ciśnień immunologicznych, opracowano liczne systemy modelowe in vivo wykorzystujące techniki ksenoprzeszczepu do badania szerokiej gamy normalnych i chorych tkanek. Istnieje kilka podstawowych kategorii ksenoprzeszczepów. Ksenoprzeszczepy tkankowe składają się z małego fragmentu nienaruszonej tkanki, która może być normalną strukturą, złośliwym guzem lub łagodnym wzrostem. Szot i wsp. (2007) niedawno naświetlili ksenoprzeszczep torebki nerkowej wysp trzustkowych 9. Aamdal i in. (1985) opisali ksenoprzeszczep torebki nerkowej 27 ludzkich linii komórek rakowych u myszy z obniżoną odpornością 10. Przeszczepy mogą również składać się z pojedynczej unieśmiertelnionej linii komórkowej (rakowej lub nienowotworowej) lub mogą składać się z unieśmiertelnionej linii komórkowej połączonej z komórkami wyizolowanymi z mezenchymy (przeszczep rekombinowany komórek).
Popieramy ksenoprzeszczepy rekombinantów komórkowych w celu zbadania odpowiednich ról zrębu i nabłonka w rozwoju PrCa i BPH. Cunha i in. (1980) jako pierwsi donieśli, że gdy nabłonek dorosłego mysiego pęcherza moczowego jest połączony z embrionalną mezenchymą zatoki moczowo-płciowej (UGM) i ksenografowany pod torebką nerkową samców myszy gospodarzy, tkanka rozwija się w struktury przypominające prostatę acini 11. Norman i in. (1986) wykazali, że nabłonek przewodowy gruczołu krokowego dorosłej myszy i UGM, gdy są połączone w rekombinantach tkankowych, ulegają przewodowemu wzrostowi i morfogenezie rozgałęzień 12. Hayward i in. (1988) wykazali, że ludzki nabłonek prostaty reaguje na indukcyjną mezenchymę płodu w podobny sposób 13. Hormonalny model kancerogenezy gruczołu krokowego, poprzez połączenie unieśmiertelnionej ludzkiej linii komórek nabłonka prostaty BPH-1 z UGM, został po raz pierwszy opisany przez Wang i wsp. 14 (2001) i był szeroko stosowany w naszym laboratorium 15. Model ten dobrze nadaje się do zrozumienia progresji PrCa, ponieważ łagodny nabłonek gruczołu krokowego przekształca się w chorobę przerzutową, modelując zaawansowaną PrCa u ludzi 5. Ponieważ określone składniki mogą być manipulowane genetycznie, przeszczep rekombinowany komórek jest szczególnie przydatny jako podejście do oceny interakcji zrębu i nabłonka.
Inne miejsca odpowiednie do ksenoprzeszczepu to miejsca śródskórne, podskórne i ortotopowe 16. W zależności od interesującej tkanki i procesu chorobowego, mogą to być odpowiednie alternatywne podejścia. Do badania hormonalnej kancerogenezy gruczołu krokowego i łagodnej regulacji wzrostu wybieramy miejsce torebki nerkowej do ksenoprzeszczepu ze względu na wyższy wskaźnik pobierania przeszczepów, obfity dopływ krwi i zdolność do wszczepienia większej liczby ksenoprzeszczepów w jednym zamkniętym miejscu 16. Co więcej, manipulacja hormonalna myszy gospodarza, która prowadzi do atrofii gruczołu krokowego, ogranicza stosowanie ortotopowego przeszczepu prostaty 16.
Ten protokół przedstawia techniki produkcji skompresowanych granulek hormonów/leków i chirurgicznej implantacji, a także ksenoprzeszczep ludzkich komórek prostaty i tkanek za pomocą torebki nerkowej. Razem techniki te zapewniają czuły test w celu określenia, czy genetycznie zmodyfikowana mysz jest bardziej podatna na inicjację PrCa i/lub BPH niż szczepy kontrolne. Ksenografia jest potężną techniką oceny in vivo potencjału komórek eksperymentalnych do rozwoju histologicznych i molekularnych cech nowotworu, a także testem dla nowych strategii leczenia szerokiej gamy łagodnych i złośliwych chorób.