Wprowadzamy mysi ortotopowy model raka piersi i model radykalnej mastektomii z technologią bioluminescencji, aby określić ilościowo obciążenie guza, aby naśladować postęp ludzkiego raka piersi.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Wprowadzamy mysi ortotopowy model raka piersi i model radykalnej mastektomii z technologią bioluminescencji, aby określić ilościowo obciążenie guza, aby naśladować postęp ludzkiego raka piersi.
Modele mysie in vivo do oceny progresji raka piersi są niezbędne do badań nad rakiem, w tym do przedklinicznego rozwoju leków. Jednak większość szczegółów praktycznych i technicznych jest często pomijana w publikowanych rękopisach, co sprawia, że odtworzenie modeli jest trudne, zwłaszcza gdy dotyczy to technik chirurgicznych. Technologia bioluminescencji pozwala na ocenę niewielkich ilości komórek nowotworowych nawet wtedy, gdy guz nie jest wyczuwalny palpacyjnie. Wykorzystując komórki rakowe wykazujące ekspresję lucyferazy, opracowujemy technikę ortotopowej inokulacji raka piersi o wysokim wskaźniku nowotworzenia. Przerzuty do płuc ocenia się za pomocą techniki ex vivo. Następnie ustalamy model mastektomii z niskim wskaźnikiem nawrotów miejscowych, aby ocenić obciążenie guzem z przerzutami. W tym artykule szczegółowo opisujemy techniki chirurgiczne implantacji ortotopowej i mastektomii w przypadku raka piersi z wysokim wskaźnikiem nowotworzenia i niskim odsetkiem nawrotów miejscowych, odpowiednio, w celu poprawy skuteczności modelu raka piersi.
Modele zwierzęce odgrywają kluczową rolę w badaniach nad rakiem. Gdy hipoteza zostanie udowodniona in vitro, należy ją przetestować in vivo w celu oceny jej przydatności klinicznej. Progresja raka i przerzuty są często lepiej uchwycone przez modele zwierzęce w porównaniu z modelami in vitro, dlatego konieczne jest przetestowanie nowego leku na modelu zwierzęcym jako badanie przedkliniczne w celu opracowania leku1,2. Jednak szczegóły techniczne eksperymentów na zwierzętach często nie są dobrze opisane w opublikowanych artykułach, co utrudnia pomyślne odtworzenie modelu. Rzeczywiście, autorzy, którzy stworzyli te modele ortotopowej inokulacji i mastektomii, przeszli przez długie i rygorystyczne procesy prób i błędów. Wskaźnik powodzenia nowotworzenia po inokulacji komórek rakowych jest jednym z kluczowych czynników decydujących o sukcesie i skuteczności badania na zwierzętach3. Linia komórkowa i liczba komórek do zaszczepienia, miejsce inokulacji i szczep myszy są ważnymi czynnikami. Powszechnie wiadomo, że istnieją ogromne różnice w wynikach eksperymentów na zwierzętach wynikające z różnic indywidualnych w porównaniu z technikami in vitro. Dlatego ważne jest, aby uzyskać stabilne wyniki, poprawić skuteczność eksperymentów na zwierzętach i uniknąć wprowadzających w błąd wyników.
Ten artykuł zawiera sprawdzone techniki4 do generowania modeli myszy ortotopowych i mastektomijnych raka piersi. Celem tych metod jest: 1) naśladowanie przebiegu progresji i leczenia raka piersi u ludzi oraz 2) przeprowadzanie eksperymentów in vivo z większą skutecznością i wyższymi wskaźnikami sukcesu w porównaniu z innymi technikami inokulacji raka piersi lub mastektomii. W ortotopowej inokulacji komórek rakowych, aby naśladować progresję raka piersi u ludzi, wybieramy poduszeczkę tłuszczową #2 jako miejsce inokulacji, które znajduje się w klatce piersiowej. W większości badań komórki raka piersi są inokulowane podskórnie5. Ta technika nie wymaga operacji, a zatem jest prosta i nieskomplikowana. Jednak mikrośrodowisko podskórne jest zupełnie inne niż mikrośrodowisko gruczołu sutkowego, co skutkuje różną progresją nowotworu, a nawet profilami molekularnymi6,7. Niektóre badania wykorzystują gruczoł sutkowy #4, który znajduje się w jamie brzusznej, jako miejsce inokulacji6. Ponieważ jednak gruczoły sutkowe #4 znajdują się w jamie brzusznej, najczęstszym wzorcem przerzutów jest rakowatość otrzewnej7, która występuje przy mniej niż 10% przerzutowego raka piersi8. Rak piersi generowany przez technikę przedstawioną tutaj, w gruczole sutkowym #2, daje przerzuty do płuc, które jest jednym z najczęstszych miejsc przerzutów raka piersi9.
Dzięki tej technice, celem jest również osiągnięcie wyższego wskaźnika nowotworzenia przy minimalnej zmienności wielkości guza w porównaniu z innymi technikami inokulacji raka piersi. Aby to zrobić, komórki rakowe zawieszone w galaretowatej mieszaninie białek są inokulowane pod bezpośrednim widzeniem przez środkowe nacięcie przedniej ściany klatki piersiowej. Technika ta powoduje wysoki wskaźnik nowotworzenia przy mniejszej zmienności wielkości i kształtu guza w porównaniu z wstrzyknięciem podskórnym lub niechirurgicznym, jak wcześniej informowano3,7.
Wprowadzamy również technikę radykalnej mastektomii u myszy, w której ortotopowy guz piersi jest wycinany wraz z otaczającymi go tkankami i pachowymi węzłami chłonnymi. W warunkach klinicznych standardem opieki nad pacjentkami z rakiem piersi bez choroby z odległymi przerzutami jest mastektomia10,11. Przed mastektomią przerzuty do pachowych węzłów chłonnych są badane za pomocą obrazowania i biopsji węzła wartowniczego. Jeśli nie ma dowodów na przerzuty do pachowych węzłów chłonnych, pacjentka jest następnie leczona całkowitą lub częściową mastektomią, w której pomija się resekcję pachowych węzłów chłonnych. Mastektomia całkowita jest techniką resekcji raka piersi z całą tkanką piersi en bloc, podczas gdy mastektomia częściowa polega na wycięciu raka piersi z marginesem otaczającej tylko normalnej tkanki piersi, zachowując w ten sposób pozostałą normalną tkankę piersi u pacjentki. Jednak pacjentki, które zachowały pozostałą normalną tkankę piersi po częściowej mastektomii, wymagają pooperacyjnej radioterapii, aby uniknąć miejscowego nawrotu10. Pacjentki, u których występują przerzuty do pachowych węzłów chłonnych, poddawane są radykalnej mastektomii, która usuwa raka piersi wraz ze wszystkimi normalnymi tkankami piersi i pachowymi węzłami chłonnymi oraz zaatakowanymi tkankami en bloc10,11. W modelu mysim nadzór nad przerzutami do pachowych węzłów chłonnych i/lub radioterapią pooperacyjną nie jest uzasadniony ani wykonalny. Dlatego stosujemy technikę radykalnej mastektomii, aby uniknąć miejscowych lub pachowych przerzutów do węzłów chłonnych.
Inokulacja komórek rakowych przez żyłę ogonową jest najczęstszym modelem przerzutów do płuc u myszy12, tak zwane "eksperymentalne przerzuty". Ten model jest łatwy do wygenerowania i nie wymaga operacji; Nie naśladuje jednak progresji raka piersi u ludzi, co może skutkować różnym zachowaniem choroby przerzutowej. Aby naśladować przebieg leczenia raka piersi u ludzi, w którym często dochodzi do przerzutów po mastektomii, guz pierwotny jest usuwany po ortotopowym zaszczepieniu komórek rakowych. Technika ta powoduje mniejszą liczbę nawrotów miejscowych w porównaniu z prostą resekcją guza, jak wcześniej informowano13, i jest przydatna w nowych terapiach, badaniach przedklinicznych i badaniach nad przerzutowym rakiem piersi. Opisane tutaj techniki mają zastosowanie w większości eksperymentów z modelami ortotopowymi raka piersi. Jednak ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że galaretowata mieszanina białek może wpływać na mikrośrodowisko, a operacja może wpływać na stres/odpowiedź immunologiczną14. Dlatego badacze badający mikrośrodowisko i/lub stres/odpowiedź immunologiczną powinni być świadomi potencjalnych czynników zakłócających.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Uzyskano zgodę od Komitetu ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt w Roswell Park Comprehensive Cancer Center dla wszystkich eksperymentów.
UWAGA: Uzyskano od dziewięciu do dwunastu tygodni samic myszy BALB/c. Zastosowano komórki 4T1-luc2, mysią linię komórkową gruczolakoraka sutka pochodzącą od myszy BALB/c, która została zaprojektowana do ekspresji lucyferazy. Komórki te są hodowane w pożywce Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 z 10% płodową surowicą bydlęcą (FBS).
1. Przygotowanie instrumentów
2. Przygotowanie komórek (dla 10 myszy)
UWAGA: Komórki powinny zostać zaszczepione w ciągu 1 godziny po odłączeniu od naczynia, aby uniknąć spadku żywotności komórek. W szczególności zawiesinę komórkową należy wymieszać z galaretowatą mieszaniną białek w ciągu 15 minut po odłączeniu komórek od naczynia, aby zachować ich żywotność.
3. Inokulacja komórek rakowych
4. Mastektomia
UWAGA: Czas mastektomii jest bardzo ważny. Jeśli zostanie to zrobione zbyt wcześnie, przerzuty do płuc nie wystąpią. Jeśli zostanie to zrobione zbyt późno, guz pierwotny zaatakował główne naczynia krwionośne, co sprawia, że całkowita resekcja onkologiczna jest trudna. W związku z tym przetestowano wiele punktów czasowych do mastektomii, aby określić, który punkt czasowy zapewnia odpowiednią równowagę w oczekiwaniu na przerzuty, zanim resekcja stanie się zbyt trudna. Po przeprowadzeniu tego w ponad 50 eksperymentach na myszach wykazano, że mastektomia po 8 dniach od inokulacji komórek rakowych (lub gdy rozmiar guza osiąga 5 mm) była idealnym momentem do osiągnięcia tej równowagi13.
5. Bioluminescencyjna kwantyfikacja guza pierwotnego (inokulacja ortotopowa bez mastektomii) lub przerzutów do płuc (model mastektomii)
UWAGA: W celu ilościowego określenia obciążenia pierwotnym nowotworem, bioluminescencja jest mierzona 2x w tygodniu od dnia następującego po szczepieniu ortotopowym. W celu ilościowego określenia przerzutów do płuc bioluminescencję mierzy się 2 razy w tygodniu od dnia po mastektomii.
6. Kwantyfikacja obciążenia nowotworem z przerzutami do płuc za pomocą obrazowania ex vivo
UWAGA: Kwantyfikacja przerzutów do płuc ma zastosowanie do inokulacji ortotopowej zarówno z modelami mastektomii, jak i bez nich. W modelu mastektomii wybiera się obrazowanie ex vivo lub obserwację przeżycia, w zależności od celu. W modelu inokulacji ortotopowej (bez mastektomii) w większości przypadków kryteria eutanazji pierwotnej wielkości guza (> 2 cm) po około 21 dniach od inokulacji.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Celem modelu ortotopowego jest naśladowanie progresji nowotworu u ludzi (t.j. wzrostu guza pierwotnego, po którym następuje przerzut do węzłów chłonnych, a następnie odległy przerzut do płuc)15. Po inokulacji komórek nowotworowych regularnie (dwa do trzech razy w tygodniu) ilościowo określa się bioluminescencję (Rycina 1A). Bioluminescencja w płucach jest głębsza i mniejsza niż w zmianie pierwotnej. Bioluminescencja odzwiercie...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przez ostatnią dekadę opracowywaliśmy wiele modeli raka myszy, w tym modele raka piersi 3,7,13,16,20,21. Wcześniej wykazaliśmy, że ortotopowa inokulacja komórek raka piersi w tkance gruczołu sutkowego pod bezpośrednim widzeniem spowodowała większy guz o mniejszej zmienności wielkości w porównaniu z wstrzyknięciem komórek wokó...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez grant NIH R01CA160688 oraz grant Susan G. Komen Foundation Investigator Initiated Research (IIR12222224) dla K.T. Myszy obrazy bioluminescencji zostały pozyskane przez współdzielony zasób Translational Imaging Shared Resource w Roswell Park Comprehensive Cancer Center, który był wspierany przez Cancer Center Support Grant (P30CA01656) i Shared Instrumentation grant (S10OD016450).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Nożyczki do mikro preparacji | Roboz | RS-5983 | Do inokulacji komórek rakowych i mastektomii |
| Kleszcze Adson | Roboz | RS-5233 | Do inokulacji komórek rakowych i mastektomii |
| Uchwyt igły | Roboz | RS-7830 | Do inokulacji komórek rakowych i mastektomii |
| Mayo | Roboz | RS-6873 | Do |
| jedwabnych ex vivo 5-0Wygląd | 774B | Do inokulacji komórek rakowych i mastektomii | |
| Suchy sterylizator (Germinator 500) | Braintree Scientific | GER 5287-120V | Do inokulacji komórek rakowych i mastektomii |
| Maszynka do strzyżenia | Wahl | 9908-717 | Do inokulacji komórek rakowych i mastektomii |
| Matrigel | Corning | 354234 | Do inokulacji komórek rakowych |
| D-Lucyferyna, sól potasowa | GOLD-Bio | LUCK-1K | Do ilościowego oznaczania bioluminescencji |
| Roswell Park Memorial Insitute 1640 | Gibco | 11875093 | Do hodowli komórkowej |
| Serubin bydlęcy | płodu Gibco | 10437028 | Do hodowli komórkowej |
| Trypsyna-EDTA (0,25%) | Gibco | 25200056 | Do hodowli komórkowej |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.