Opisujemy mysi model raka piersi z przerzutami do mózgu generowanymi przez wstrzyknięcie do żyły ogonowej endogennej linii komórkowej zapalnego raka piersi z amplifikacją HER2.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Opisujemy mysi model raka piersi z przerzutami do mózgu generowanymi przez wstrzyknięcie do żyły ogonowej endogennej linii komórkowej zapalnego raka piersi z amplifikacją HER2.
Przerzuty do mózgu są powszechnym i niszczycielskim objawem wielu rodzajów raka. W samych Stanach Zjednoczonych każdego roku u około 200 000 pacjentów diagnozuje się przerzuty do mózgu. Poczyniono znaczne postępy w poprawie wyników przeżycia pacjentek z pierwotnym rakiem piersi i nowotworami układowymi; Jednak ponure rokowania dla pacjentów z klinicznymi przerzutami do mózgu podkreślają pilną potrzebę opracowania nowych środków terapeutycznych i strategii przeciwko tej śmiertelnej chorobie. Brak odpowiednich modeli eksperymentalnych jest jedną z głównych przeszkód utrudniających postęp w naszej wiedzy na temat biologii i leczenia przerzutów do mózgu. W tym artykule opisujemy mysi model ksenoprzeszczepu przerzutu do mózgu generowany przez wstrzyknięcie do żyły ogonowej endogennej linii komórkowej amplifikowanej przez HER2 pochodzącej z zapalnego raka piersi (IBC), rzadkiej i agresywnej postaci raka piersi. Komórki znakowano lucyferazyą świetlika i białkiem zielonej fluorescencji w celu monitorowania przerzutów do mózgu i określono ilościowo obciążenie przerzutami za pomocą obrazowania bioluminescencyjnego, stereomikroskopii fluorescencyjnej i oceny histologicznej. U myszy rozwijają się silne i konsekwentne przerzuty do mózgu, co pozwala na badanie kluczowych mediatorów w procesie przerzutowym i opracowanie badań przedklinicznych nowych strategii leczenia.
Przerzuty do mózgu są częstym i śmiertelnym powikłaniem nowotworów ogólnoustrojowych. Większość przerzutów do mózgu pochodzi z pierwotnych nowotworów płuc, piersi lub skóry, które łącznie stanowią 67-80% przypadków1,2. Szacunki częstości występowania przerzutów do mózgu wahają się od 100 000 do 240 000 przypadków, a liczby te mogą być niedoszacowane, ponieważ autopsja jest rzadkością u pacjentów, którzy zmarli na raka z przerzutami3. Pacjenci z przerzutami do mózgu mają gorsze rokowanie i niższe przeżycie całkowite w porównaniu z pacjentami bez przerzutów do mózgu4. Obecne opcje leczenia przerzutów do mózgu są w dużej mierze paliatywne i nie poprawiają wyników przeżycia większości pacjentów5. W związku z tym przerzuty do mózgu pozostają wyzwaniem, a potrzeba lepszego zrozumienia mechanizmów progresji przerzutów do mózgu w celu opracowania skuteczniejszych terapii pozostaje pilna.
Wykorzystanie modeli eksperymentalnych dostarczyło ważnych informacji na temat specyficznych mechanizmów progresji raka piersi z przerzutami do mózgu i umożliwiło ocenę skuteczności różnych podejść terapeutycznych6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16. Jednak bardzo niewiele modeli może dokładnie i w pełni podsumować zawiłości rozwoju przerzutów do mózgu. Wygenerowano kilka eksperymentalnych modeli in vivo poprzez inokulację komórek rakowych u myszy różnymi drogami podawania, w tym ortotopowymi, żyłami ogonowymi, dosercowymi, tętnicami szyjnymi i domózgów. Każda technika ma swoje wady i zalety, jak omówiono w innym miejscu3. Żaden z tych mysich modeli nie jest jednak w stanie w pełni odtworzyć klinicznej progresji przerzutów do mózgu.
Przerzuty do mózgu są szczególnie częste u pacjentów z zapalnym rakiem piersi (IBC), rzadkim, ale agresywnym wariantem pierwotnego raka piersi. IBC odpowiada za 1% do 4% przypadków raka piersi, ale jest odpowiedzialny za nieproporcjonalnie 10% zgonów związanych z rakiem piersi w Stanach Zjednoczonych17,18. Wiadomo, że IBC szybko daje przerzuty; Rzeczywiście, jedna trzecia pacjentów z IBC ma odległe przerzuty w momencie diagnozy19,20. Specyficzne dla przerzutów do mózgu, pacjenci z IBC mają większą częstość występowania przerzutów do mózgu niż pacjenci z przerzutami bez IBC21. Niedawno wykazaliśmy, że linia komórkowa MDA-IBC3, pochodząca ze złośliwego płynu wysiękowego opłucnowego pacjenta z IBC ER-/PR-/HER2+, która rekapituluje charakterystykę IBC w ksenoprzeszczepach myszy, ma zwiększoną skłonność do rozwoju przerzutów do mózgu, a nie przerzutów do płuc u myszy po wstrzyknięciu przez żyłę ogonową, co czyni tę linię komórkową dobrym modelem do badania rozwoju przerzutów do mózgu16.
Tutaj opisujemy procedury generowania przerzutów do mózgu poprzez wstrzyknięcie komórek MDA-IBC3 do żyły ogonowej oraz ocenę obciążenia przerzutami za pomocą mikroskopii stereofluorescencyjnej i obrazowania lucyferazy. Metoda ta została wykorzystana do odkrycia kluczowych mediatorów przerzutów raka piersi do mózgu oraz do zbadania skuteczności interwencji terapeutycznych16,22,23. Wadą tej techniki jest to, że nie podsumowuje ona wszystkich etapów procesu przerzutowego do mózgu. Niemniej jednak do jego głównych zalet należy wytrzymałość i odtwarzalność, udział odpowiedniej biologii przerzutów wewnątrznaczyniowych, przechodzenia przez płuca i wynaczynienia do mózgu oraz jego względna prostota pod względem techniki.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisana tutaj metoda została zatwierdzona przez Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) z MD Anderson Cancer Center i jest zgodna z wytycznymi National Institutes of Health dotyczącymi opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych. Schematyczny przebieg pracy, ze wszystkimi zawartymi krokami, jest przedstawiony jako Rysunek 1.
1. Przygotowanie komórek
UWAGA: Linia komórkowa MDA-IBC3 (ER-/PR-/HER2+), wygenerowana w lab24, została stabilnie transdukowana plazmidem z zielonym białkiem fluorescencyjnym lucyferazy (Luc-GFP).
2. Iniekcja żyły ogonowej
3. Ocena obciążenia przerzutami do mózgu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opierając się na założeniu, że znakowane komórki ułatwiają monitorowanie i wizualizację przerzutów do mózgu w przedklinicznych modelach mysich, oznakowaliśmy komórki MDA-IBC3 za pomocą Luc oraz GFP, aby monitorować przerzuty do mózgu i ilościowo ocenić obciążenie przerzutowe, wykorzystując obrazowanie bioluminescencyjne i fluorescencyjną stereomikroskopię. Wstrzyknięcie znakowanych komórek MDA-IBC3 do żył ogonowych myszy z niedoborem odporności SCID/Beige doprowadziło do rozwoju przerzutów do mózgu u wysokiego odsetka zw...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół obejmuje kilka krytycznych kroków. Komórki należy trzymać na lodzie nie dłużej niż 1 godzinę, aby zachować żywotność. Do wycierania ogonów myszy przed wstrzyknięciem należy używać wacików nasączonych alkoholem, uważając, aby nie wycierać zbyt mocno ani zbyt często, aby uniknąć uszkodzenia skóry ogona. Upewnij się, że w zawiesinie komórek nie ma pęcherzyków powietrza, aby zapobiec śmierci myszy z powodu zatoru naczyń krwionośnych. Utrzymuj kąt wstrzyknięcia na poziomie 45° lub mniejszym, aby uniknąć przebicia nac...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Dziękujemy Christine F. Wogan, MS, ELS, z MD Anderson's Division of Radiation Oncology za naukową redakcję manuskryptu, oraz Carol M. Johnston z MD Anderson's Division of Surgery Histology Core za pomoc w barwieniu hematoksyliny i eozyny. Jesteśmy wdzięczni Instytutowi Medycyny Weterynaryjnej i Chirurgii w MD Anderson za wsparcie dla badań na zwierzętach. Prace te były wspierane przez następujące granty: Susan G. Komen Career Catalyst Research grant (CCR16377813 dla BGD), grant American Cancer Society Research Scholar (RSG-19-126-01 dla BGD) oraz State of Texas Rare and Aggressive Breast Cancer Research Program. Wspierany również częściowo przez Cancer Center Support (Core) Grant P30 CA016672 z National Cancer Institute, National Institutes of Health, dla The University of Texas MD Anderson Cancer Center.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Cell Culture | |||
| 1000 µ L końcówka pipety filtrowana | Genesee Scientific | 23430 | |
| 10 ml Pipety serologiczne | Genesee Scientific | 12-112 | |
| Antybiotyk-antybiotyk | Thermo Fisher Scientific | 15240062 | 1% |
| Probówki wirówkowe 15 ml luzem | Genesee Scientific | 28103 | |
| Corning 500 ml Szynki F-12 Medium [+] L-glutamina | GIBICO Inc. USA | MT10080CV | |
| Hrabina II Automatyczny licznik komórek (Invitrogen) | Thermo Fisher Scientific | AMQAX1000 | |
| 1x DPBS | Thermo Fisher Scientific | 21-031-CV | |
| Eppendorf centufuge 5810R | Eppendorf | ||
| Płodowa surowica bydlęca (FBS) | GIBICO Inc. USA | 16000044 | 10% |
| Fisherbrand Sterylne sitka do komórek (40 μ m) | Thermo Fisher Scientific | 22-363-547 | |
| Hydrokortyzon | Sigma-Aldrich | H0888 | 1 &mikro; g/ml |
| insuliny | Thermo Fisher Scientific | 12585014 | 5 & mikro; g/ml |
| Invitrogen Szkiełka komory do liczenia komórek Countess | Thermo Fisher Scientific | C10228 | |
| Linie komórkowe MDA-IBC3 | MD Anderson Cancer Center | Wygenerowane przez laboratorium dr Woodwarda24 | |
| Lucyferasa– białko zielonej fluorescencji (Luc– GFP) plazmid | System Biosciences | BLIV713PA-1 | |
| mikroprobówki przezroczyste sterylne 1,7 ml | Genesee Scientific | 24282S | |
| Olympus 10 µ L Reach Końcówka barierowa, słabo wiążąca, zębata, sterylna | Genesee Scientific | 23-401C | |
| Kolby z powłoką TC (T75), 250 ml, odpowietrznik | Genesee Scientific | 25-209 | |
| Trypan Blue Stain (0,4%) do stosowania z automatycznym licznikiem komórek Countess | Thermo Fisher Scientific | T10282 | |
| Trypsin-EDTA (0,25%), czerwień fenolowa | Thermo Fisher Scientific | 25200114 | |
| Iniekcja do żył ogonowych | |||
| C.B-17/IcrHsd-Prkdc scid Lyst bg-J - SCID/Beżowa | Envigo | SCID/beżowa myszy | |
| z ultracienką igłą BD 0,5 ml 30Gx1/2" (12,7 mm) | BD | 328466 | |
| Plas Labs Środki ograniczające gryzonie w stylu miotły | Plas Labs 551BSRR | 01-288-32A | Zamówienie odThermo Fisher Scientific |
| Volu SolSupplier Diversity Partner Etanol 95% SDA (190 Proof) | Thermo Fisher Scientific | 50420872 | 70 % używany |
| Obrazowanie | |||
| BD Mała dawka Strzykawki insulinowe U-100 | BD | 329461 | |
| Jednorazowe jednostki filtrujące PES 0,45 i mikro; m | FB12566501 Fisherbrand | do sterylizacji D-lucyferyny D-Luciferin | |
| Biosynth | L8220-1g | stężenie zapasowe = 47,6 mM (15,15 mg / ml); stężenie użytkowe = 1,515 mg / ml | |
| 1,7 ml mikroprobówki bursztynowe | Genesee Scientific | 24-282AM | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | NDC-14043-704-06 | Płynny środek znieczulający do stosowania w parowniku anestezjologicznym |
| IVIS 200 | Maszyna PerkinElmer | do obrazowania lucyferazy, do 5 myszy w tym samym czasie, z maszyną do znieczulenia | |
| Plastikowe pojemniki z pokrywkami | Fisherbrand | 02-544-127 | |
| Kasety na chusteczki | Thermo Scientific 1000957 | ||
| Webcol Alcohol Prep | Covidien | 6818 | |
| Stereomikroskop Obrazowanie | |||
| Stereomikroskop AZ100 | Nikon | model AZ-STGE | oprogramowanie NIS-ELEMENT |
| Formalina 10% | Fisher Chemical | SF100-4 | |
| TC naczynia poddane obróbce 100x20 mm | Genesee Scientific | 25202 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.