Opisujemy bardziej spójną i szybką metodę ilościowego oznaczania przerzutów do płuc w modelu raka piersi 4T1 za pomocą Fiji-ImageJ.
Method Article
Opisujemy bardziej spójną i szybką metodę ilościowego oznaczania przerzutów do płuc w modelu raka piersi 4T1 za pomocą Fiji-ImageJ.
Rak piersi jest wyniszczającym nowotworem, odpowiadającym za 40 000 zgonów kobiet i 30% nowych diagnoz raka u kobiet w samych Stanach Zjednoczonych w samym tylko 2019 roku. Główną przyczyną zgonów związanych z rakiem piersi jest obciążenie przerzutami. Dlatego modele przedkliniczne raka piersi muszą analizować obciążenie przerzutami, aby były istotne klinicznie. Model raka piersi 4T1 zapewnia spontanicznie przerzutowy, ilościowy mysi model ludzkiego raka piersi w IV stadium. Jednak większość protokołów 4T1 określa ilościowo obciążenie przerzutami poprzez ręczne liczenie barwionych kolonii na płytkach do hodowli tkankowych. Chociaż jest to wystarczające w przypadku tkanek o mniejszym obciążeniu przerzutami, błąd ludzki podczas ręcznego liczenia powoduje niespójne i zmienne wyniki, gdy płytki są zlewające się i trudne do policzenia. Ta metoda oferuje komputerowe rozwiązanie błędu liczenia przez człowieka. W tym przypadku oceniamy protokół za pomocą płuc, tkanki o wysokim stopniu przerzutów w modelu 4T1. Obrazy płytek zabarwionych na niebiesko metylenem są pozyskiwane i przesyłane do analizy w Fiji-ImageJ. Następnie Fiji-ImageJ określa procent wybranego obszaru obrazu, który jest niebieski, reprezentując procent płytki z przerzutami. To podejście komputerowe zapewnia bardziej spójne i szybsze wyniki niż ręczne liczenie lub ocena histopatologiczna w przypadku tkanek o silnych przerzutach. Spójność wyników Fiji-ImageJ zależy od jakości obrazu. Mogą wystąpić niewielkie różnice w wynikach między obrazami, dlatego zaleca się wykonanie wielu zdjęć i uśrednienie wyników. Pomimo minimalnych ograniczeń, metoda ta stanowi ulepszenie w ilościowym określaniu obciążenia przerzutami w płucach, oferując spójne i szybkie wyniki.
U jednej na osiem kobiet zostanie zdiagnozowany rak piersi w ciągu swojego życia, a mimo to pomimo wielu opcji leczenia, rak piersi jest drugą najczęstszą przyczyną zgonów związanych z rakiem u amerykańskich kobiet1. Te kobiety nie umierają z powodu pierwotnego guza w piersi. Zamiast tego obciążenie przerzutami jest odpowiedzialne za śmiertelność tej choroby, ponieważ często rozprzestrzenia się na płuca, kości, mózg, wątrobę i węzły chłonne2. Z tego powodu modele raka piersi muszą oceniać przerzuty, aby przyczynić się do ograniczenia śmiertelności z powodu tej choroby. Mysi model raka piersi 4T1 jest doskonałym protokołem, aby to osiągnąć. Opisana tutaj metoda oferuje ulepszenie modelu 4T1 dzięki wykorzystaniu Fiji-ImageJ do ilościowego określenia przerzutów do płuc, dając spójne i szybkie wyniki.
Model 4T1 jest dobrze ugruntowany, a większość laboratoriów korzysta z protokołów takich jak te opisane przez Pułaskiego i Ostranda-Rosenberga w 2001 roku3. Linia komórkowa 4T1 jest oporna na 6-tioguaninę (6TG) i reprezentuje stadium IV, potrójnie ujemnego raka piersi3,4,5. Jest to klinicznie istotne, ponieważ jest to model ortotopowy i spontanicznie daje przerzuty do tych samych narządów, co w ludzkim raku piersi3,4. Komórki 4T1 spontanicznie dają przerzuty w przewidywalnym tempie na podstawie ilości wstrzykniętych komórek3,4. Co ważne, różnice genetyczne między wykorzystanymi tutaj myszami spowodowały oczekiwaną zmienność międzyosobniczą obciążenia przerzutowego. Aby ocenić przerzuty, pobiera się tkanki w celu zebrania i ilościowego określenia komórek rakowych w odległych miejscach przy użyciu selekcji 6TG i barwienia błękitem metylenowym. Rezultatem jest zbiór płytek do hodowli tkankowych z niebieskimi kropkami reprezentującymi kolonie przerzutowe. Jednak protokół Pułaskiego i Ostranda-Rosenberga określa ilościowo kolonie przerzutów poprzez ich ręczne liczenie, a zatem jest to standardowy sposób oceny przerzutów w tym modelu. Chociaż jest to łatwe w przypadku tkanek o niskim obciążeniu przerzutami, tkanki takie jak płuca są często obciążone przerzutami. Ponieważ płytki płucne mogą być silnie zlewne, dokładne i precyzyjne określanie ilościowe kolonii przerzutów za pomocą ręcznego liczenia jest trudne i podatne na błędy ludzkie. Aby lepiej określić ilościowo obciążenie przerzutami, opisujemy użycie Fiji-ImageJ do komputerowego rozwiązania błędu liczenia przez człowieka. Analiza histopatologiczna z barwieniem hematoksyliną i eozyną (H&E) jest kolejnym sposobem ilościowego oznaczania przerzutów do płuc i, co ciekawe, została również ulepszona dzięki oprogramowaniu Fiji-ImageJ6,7. Ponieważ jednak analiza histopatologiczna obserwuje pojedynczy wycinek płuca, może być niedokładna i niereprezentatywna. Dzieje się tak, ponieważ model 4T1 powoduje kilka zmian przerzutowych w całym narządzie, które nie są równomiernie rozłożone. Chociaż ogólne trendy między analizą histopatologiczną a ręcznym liczeniem mogą być podobne8, poszczególne wartości mogą się różnić, dlatego analiza histopatologiczna nie powinna być stosowana jako jedyny sposób oceny ilościowej. Wykazujemy korzyści w porównaniu z analizą histopatologiczną i niespójności w ręcznym liczeniu między różnymi licznikami, jednocześnie wykazując spójność stosowania Fiji-ImageJ. Dodatkowo pokazujemy, że ta metoda może skrócić czas inkubacji z 10-14 dni do 5 dni, co oznacza, że badacze mogą analizować dane ze swojego badania znacznie szybciej niż w przypadku polegania na ręcznym liczeniu.
Ta metoda jest zbiorem prostych poprawek do protokołu Pułaskiego i Ostranda-Rosenberga3. Ponieważ model 4T1 jest szeroko stosowany, a przerzuty do płuc są krytycznym parametrem do pomiaru w modelach przedklinicznych, uważamy, że metoda ta może być szeroko stosowana i jest bardzo cenna dla badaczy raka piersi. Jedyne dodatkowe materiały potrzebne to kamera i dostęp do komputera z Fiji-ImageJ, darmowym oprogramowaniem często używanym do analizy obrazu9. Metoda ta koncentruje się w szczególności na przerzutach do płuc, ale może być stosowana w przypadku innych tkanek o znacznym obciążeniu przerzutami.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) of Virginia Tech oraz zgodnie z Przewodnikiem National Institutes of Health dotyczącym opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych. Wykonanie tego protokołu wymaga zgody odpowiednich instytucji i przestrzegania wszystkich odpowiednich wytycznych.
1. Hodowla komórkowa
2. Zastrzyki
3. Monitorowanie
4. Sekcja
zwłok5. Przetwarzanie tkanek
UWAGA: Wszystkie kroki w tej sekcji powinny być wykonane przy użyciu sterylnej techniki.
6. Płytki do barwienia
7. Analiza obrazu
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Ta metoda zawiera proste poprawki z protokołu 4T1 Pułaskiego i Ostranda-Rosenberga3 i może być wizualizowana w Rysunek 1. Kiedy 3 oddzielnych badaczy ręcznie policzyło kolonie przerzutowe dla 12 płytek płucnych (rozcieńczenie 1:10), wyniki były bardzo niespójne między różnymi licznikami (Rysunek 2A). Wszyscy badacze zostali poinstruowani, aby "policzyć kolonie przerzutowe, które pojawiają się jako niebieskie kropki", jednak niespójności pokazują pr...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Jak wykazano, ręczne liczenie kolonii przerzutów na każdej płytce płucnej może być niedokładną i nieprecyzyjną metodą ilościowego określania przerzutów do płuc, co wskazuje na potrzebę lepszego sposobu oznaczania ilościowego (ryc. 2). Analiza histopatologiczna różniła się nieznacznie zarówno od ręcznego liczenia, jak i analizy Fidżi-ImageJ (ryc. 2B i 4D), prawdopodobnie dlatego, że szkiełka H&E nie są reprezentatywną próbką całego narządu. Proto...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine (IA), Virginia Tech Institute for Critical Technology and Applied Science Center for Engineered Health (IA) oraz National Institutes of Health R21EB028429 (IA).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Komora anestezjologiczna | Zobacz komentarze | Zobacz komentarze Korzystaj | zatwierdzonych materiałów w zasadach swojej instytucji Środek |
| znieczulający | Zobacz | komentarze Zobacz komentarze | Korzystaj z zatwierdzonych materiałów w zasadach swojej instytucji |
| BALB/c Samice myszy | Laboratorium Jacksona | 000651 | |
| nożyczki | Roboz | RS-6700 | |
| Kalkulator | Dowolna | Dowolna | |
| kamera | Dowolna | Minimum 8 megapikseli | |
| Wirówka | Dowolna Dowolna | Musi | być zdolna do 125 x g i 300 x g |
| Konfiguracja eutanazji CO2 | Zobacz komentarze | Zobacz komentarze Korzystaj | zatwierdzonych materiałów w zasadach swojej instytucji |
| Chłodnia, lodówka, chłodnia | Dowolna Dowolna | ||
| Komputer z Fiji-ImageJ | Dowolny | Musi | być w stanie uruchomić Fiji-ImageJ |
| Komora licząca | Fisher Scientific | 02-671-10 | |
| Zakrzywione nożyczki | Roboz | RS-5859 | |
| Woda destylowana | Dowolna | Dowolna | |
| Elastaza | MP Biomedicals | 100617 | |
| Waga elektroniczna | Dowolna Dowolna | ||
| Płodowa surowica bydlęca (FBS) | R& D Systems | S11150 | |
| Kleszcze | Roboz | RS-8100 | |
| Inkubator lodowy | Nie | dotyczy | |
| Zobacz komentarze Zobacz | komentarze Zobacz komentarze | Musi być zdolny do 5% CO2 oraz 37 ° C | |
| Metanol | Fisher Scientific | A412SK-4 | |
| Błękit metylenowy | Sigma-Aldrich | 03978-250ML | |
| Penicylina Streptomycyna | ATCC | 30-2300 | |
| Szpilki lub igły | Dowolne Dowolny | Do przygniażdżania myszy podczas sekcji | |
| Suwmiarki plastikowe | VWR | 25729-670 | |
| RMPI-1640 Średni | ATCC | 30-2001 | |
| Rocker lub koło obrotowe | Dowolne | ||
| Ostre nożyczki | Roboz | RS-6702 | |
| Sterylny filtr jednorazowy z membraną PES | TermoFisher Scientific | 568-0010 | |
| T-150 Kolby | Fisher Scientific | 08-772-48 | |
| T-25 | Kolby Fisher Scientific | 10-126-10 | |
| Kolby T-75 | Fisher Scientific | 13-680-65 | |
| Trójkątna plastikowa zlewka | Fisher Scientific | 14-955-111F | Służy do ważenia myszy |
| Błękit trypanowy | VWR | 97063-702 | |
| Trypsyna-EDTA | ATCC | 30-2101 | |
| Kolagenaza typu IV | Sigma-Aldrich | C5138 | |
| 3,5 cm płytki do hodowli tkankowych | Nunclon | 153066 | |
| strzykawka 1 ml | BD | 309659 | |
| 1,7 ml probówki do mikrowirówek | VWR | 87003-294 | |
| 10 cm płytki do hodowli tkankowych | Fisher Scientific | 08-772-22 | |
| 12-dołkowa płytka | Corning | 3512 | |
| 15 ml probówka wirówkowa | Fisher Scientific | 14-959-70C | |
| 1X Sól fizjologiczna buforowana phostfatem Dulbecco (DPBS) | Fisher Scientific | SH30028FS | |
| 1X Hank' s Zrównoważony roztwór soli fizjologicznej (HBSS) | Thermo Scientific | SH3026802 | |
| 27 g 1/2 cala igieł | Fisher Scientific | 14-826-48 | |
| 4T1 (ATCC® CRL&nieśmiały; 2539&handel ;) | ATCC | CRL-2539 | |
| Probówka wirówkowa 50 ml | Fisher Scientific | 14-959-49A | |
| 6-tioguanina | Sigma-Aldrich | A4882 | |
| 70 μ Filtr siatkowy M | Fisher Scientific | 22-363-548 | |
| 70% etanol | Sigma Aldrich | E7023 | Rozcieńczyć do 70% wodą DI |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission