Obecny protokół opisuje wstrzykiwanie komórek do kostniakomięsaka kości piszczelowej w celu wygenerowania modeli myszy z ortotopowym kostniakomięsakiem i przerzutami do płuc.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Obecny protokół opisuje wstrzykiwanie komórek do kostniakomięsaka kości piszczelowej w celu wygenerowania modeli myszy z ortotopowym kostniakomięsakiem i przerzutami do płuc.
Kostniakomięsak jest najczęstszym pierwotnym nowotworem kości u dzieci i młodzieży, a najczęstszym miejscem przerzutów są płuca. Pięcioletnie przeżycie pacjentów z kostniakomięsakiem z przerzutami do płuc wynosi mniej niż 30%. Dlatego wykorzystanie modeli mysich naśladujących rozwój kostniakomięsaka u ludzi ma ogromne znaczenie dla zrozumienia podstawowego mechanizmu karcynogenezy kostniakomięsaka i przerzutów do płuc w celu opracowania nowych metod leczenia. W tym miejscu opisano szczegółowe procedury generowania pierwotnych modeli kostniakomięsaka i przerzutów do płuc poprzez wstrzyknięcie komórek kostniakomięsaka do kości piszczelowej. W połączeniu z bioluminescencyjnym lub rentgenowskim systemem obrazowania na żywo, te żywe modele myszy są wykorzystywane do monitorowania i ilościowego określania wzrostu kostniakomięsaka i przerzutów. Aby ustalić ten model, macierz błony podstawnej zawierająca komórki kostniakomięsaka została załadowana do strzykawki o mikroobjętości i wstrzyknięta do jednej kości piszczelowej każdej myszy atymicznej po znieczuleniu. Myszy zostały uśmiercone, gdy pierwotny kostniakomięsak osiągnął ograniczenie wielkości w protokole zatwierdzonym przez IACUC. Oddzielono nogi z kostniakomięsakiem i płuca ze zmianami przerzutowymi. Modele te charakteryzują się krótkim okresem inkubacji, szybkim wzrostem, ciężkimi zmianami chorobowymi oraz czułością w monitorowaniu rozwoju pierwotnych i płucnych zmian przerzutowych. Dlatego są to idealne modele do badania funkcji i mechanizmów określonych czynników w kancerogenezie kostniakomięsaka i przerzutach do płuc, mikrośrodowisku guza oraz oceny skuteczności terapeutycznej in vivo.
Kostniakomięsak jest najczęstszym pierwotnym nowotworem kości u dzieci i młodzieży1,2, który głównie nacieka otaczające tkanki, a nawet daje przerzuty do płuc, gdy pacjenci są zdiagnozowani. Przerzuty do płuc są głównym wyzwaniem w leczeniu kostniakomięsaka, a pięcioletni wskaźnik przeżycia pacjentów z kostniakomięsakiem z przerzutami do płuc pozostaje na poziomie 20%-30%3,4,5. Jednak pięcioletni wskaźnik przeżycia pierwotnego kostniakomięsaka wzrósł do około 70% od 1970 roku z powodu wprowadzenia chemioterapii6. Dlatego pilnie potrzebne jest zrozumienie podstawowego mechanizmu karcynogenezy kostniakomięsaka i przerzutów do płuc, aby opracować nowe terapie. Zastosowanie modeli mysich, które najlepiej naśladują postęp kostniakomięsaka u ludzi, ma ogromne znaczenie7.
Modele zwierzęce kostniakomięsaka są generowane przez spontaniczną, indukowaną inżynierię genetyczną, transplantację i inne techniki. Model samoistnego kostniakomięsaka jest rzadko stosowany ze względu na długi czas powstawania guza, niespójny wskaźnik występowania guza, niską zachorowalność i słabą stabilność8,9. Chociaż model indukowanego kostniakomięsaka jest bardziej dostępny do uzyskania niż spontaniczny kostniakomięsak, zastosowanie modelu indukowanego kostniakomięsaka jest ograniczone, ponieważ czynnik indukujący będzie miał wpływ na mikrośrodowisko, patogenezę i patologiczne cechy kostniakomięsaka10. Modele transgeniczne pomagają zrozumieć patogenezę nowotworów, ponieważ mogą lepiej symulować fizjologiczne i patologiczne środowisko człowieka; Jednak transgeniczne modele zwierzęce mają również swoje ograniczenia ze względu na trudność, długoterminową i wysokie koszty modyfikacji transgenicznej. Co więcej, nawet w najszerzej akceptowanych transgenicznych modelach zwierzęcych generowanych przez modyfikację genów p53 i Rb, tylko 13,6% mięsaków wystąpiło w czterech kościach kończyn11,12.
Transplantacja jest jedną z najczęściej stosowanych metod tworzenia modeli raka pierwotnego i odległego w ostatnich latach ze względu na prosty manewr, stabilne tempo powstawania nowotworów i lepszą jednorodność13. Transplantacja obejmuje przeszczep heterotopowy i przeszczep ortotopowy w zależności od miejsca przeszczepu. W heterotopowym przeszczepie kostniakomięsaka komórki kostniakomięsaka są wstrzykiwane poza pierwotne miejsca kostniakomięsaka (kości) zwierząt, zwykle pod skórę, podskórnie14. Chociaż przeszczep heterotopowy jest prosty bez konieczności wykonywania operacji na zwierzętach, miejsca, w które wstrzykiwane są komórki kostniakomięsaka, nie reprezentują rzeczywistego mikrośrodowiska kostniakomięsaka człowieka. Przeszczepienie ortotopowe kostniakomięsaka polega na wstrzyknięciu komórek kostniakomięsaka do kości zwierząt, takich jak tibia15,16. W porównaniu z przeszczepami heterotopowymi, przeszczepy kostniakomięsaka ortotopowego charakteryzują się krótkim okresem inkubacji, szybkim wzrostem i silnym charakterem erozyjnym; Dlatego są idealnymi modelami zwierzęcymi do badań związanych z kostniakomięsakiem17.
Najczęściej używanymi zwierzętami są myszy, psy i danio pręgowany18,19. Spontaniczny model kostniakomięsaka jest zwykle stosowany u psów, ponieważ kostniakomięsak jest jednym z najczęstszych nowotworów u psów. Jednak zastosowanie tego modelu jest ograniczone ze względu na długi czas powstawania guza, niski wskaźnik nowotworzenia, słabą jednorodność i stabilność. Danio pręgowany jest często wykorzystywany do konstruowania transgenicznych lub nokautujących modeli nowotworów ze względu na ich szybką reprodukcję20. Ale geny danio pręgowanego różnią się od genów ludzkich, więc ich zastosowania są ograniczone.
Ta praca opisuje szczegółowe procedury, środki ostrożności i reprezentatywne obrazy do wytwarzania pierwotnego kostniakomięsaka w kości piszczelowej z przerzutami do płuc poprzez wstrzyknięcie do piszczeli komórek kostniakomięsaka u myszy z atymią. Metodę tę zastosowano do stworzenia pierwotnego kostniakomięsaka w kości piszczelowej myszy w celu oceny skuteczności terapeutycznej, która wykazała wysoką odtwarzalność21,22.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty na zwierzętach zostały zatwierdzone przez komitet ds. dobrostanu zwierząt Uniwersytetu Tradycyjnej Medycyny Chińskiej w Szanghaju. Czterotygodniowe samce myszy atonimiczne BALB/c aklimatyzowano przez tydzień przed operacją w celu ortotopowego wstrzyknięcia komórek kostniakomięsaka. Myszy trzymano w indywidualnie wentylowanych klatkach dla myszy z pięcioma myszami na klatkę w 12-godzinnym cyklu światło/ciemność z dostępem ad libitum do paszy SPF i sterylnej wody.
1. Przygotowanie komórek
2. Chirurgia ortotopowego wstrzykiwania komórek kostniakomięsaka
UWAGA: Narzędzia chirurgiczne są pokazane w Rysunek 1.
3. Badanie patologiczne (pobieranie próbki pierwotnego i płucnego kostniakomięsaka z przerzutami do analizy)
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Powodzenie w tworzeniu ortotopowych (pierwotnych) modeli kostniakomięsaka oraz modeli przerzutów do płuc zależy od precyzyjnego ortotopowego wstrzyknięcia komórek kostniakomięsaka. W niniejszej pracy pomyślnie opracowano ortotopowy (pierwotny) model kostniakomięsaka poprzez dokostne wstrzyknięcie komórek kostniakomięsaka do kości piszczelowej. Rycina 3A przedstawia reprezentatywną mysz z ortotopowym (pierwotnym) kostniakomięsakiem, a Rycina 3B przedstaw...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ortotopowe wstrzykiwanie komórek kostniakomięsaka jest idealnym modelem do badania funkcji i mechanizmu określonych czynników w kancerogenezie i rozwoju kostniakomięsaka w celu oceny skuteczności terapeutycznej. Aby uniknąć różnic we wzroście guza, większość aktywnych komórek kostniakomięsaka w 80% -90% zlewających się z tą samą liczbą jest ostrożnie wstrzykiwana do kości piszczelowej każdej myszy, a czas trypsynizacji komórek jest ściśle kontrolowany bez wpływu na żywotność komórki. Ponieważ grudki komórek wpływają na l...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
To badanie było wspierane przez granty z (1) Narodowego Kluczowego Programu Badawczo-Rozwojowego Chin (2018YFC1704300 i 2020YFE0201600), (2) National Nature Science Foundation (81973877 i 82174408).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Automatyczny licznik komórek | Shanghai Simo Biological Technology Co., Ltd | IC1000 | Liczenie komórek |
| Maszyna do znieczulenia | Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd | R500IP | Sprzęt myszy anestezjologicznych |
| Myszy atymiczne BALB / c | Shanghai SLAC Laboratory Animal Co, Ltd. | / | |
| zwierzę Matryca błony podstawnej | Shanghai Uning Bioscience Technology Co., Ltd | 356234, BD, Matrigel | system |
| obrazowania bioluminescencyjnego | Shanghai Baitai Technology Co., Ltd | Vieworks | śledzący wzrost guza i przerzuty do płuc, jeśli komórka iniekcyjna jest znakowana lucyferazy |
| Probówka wirówkowa (15 ml) | Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd | 430790, Corning | Wirówka do komórek |
| izofluran | Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd | VETEASY | Myszy anestezjologiczne |
| Pożywka MEM | Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd | LM-E1141 | Pożywka do hodowli komórkowej |
| Strzykawka o mikroobjętości | Shanghai high pigeon industry and trade Co., Ltd | 0-50 μ L | Wstrzyknij precyzyjne komórki do kości piszczelowej |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Beyotime Biotechnology | ST447 | myje ludzkie komórki kostniakomięsaka |
| 1 ml strzykawki | Shandong Weigao Group Medical Polymer Co., Ltd | 20200411 | wiercenie |
| linii komórkowej 143B | ATCC | CRL-8303 | linia komórkowa kostniakomięsaka |
| Trypsyna (0,25%) | Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd | 25200056, Gibco | leczenie komórek trypsyną |
| Błękit trypanowy | Beyotime Biotechnology | ST798 | Barwienie komórek w celu oceny |
| wektora aktywności (pLV-lucyferazy) | Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd | VL3613 | Plazmid |
| Lipofectamine 2000 | Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd | 11668027, Thermo fisher | Odczynnik do transfekcji plazmidu |
| Obrazowanie rentgenowskie System | Brook (Beijing) Technology Co., Ltd | FX PRO | Obrazy rentgenowskie uzyskano w celu wykrycia wzrostu guza |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.