Protokół opisuje metodę wstrzykiwania komórek nowotworowych drogą przezskórnego nakłucia do cisterna magna, która silnie indukuje przerzuty opon mózgowo-rdzeniowych u myszy, zmniejszając uraz i obciążenie guzem pozaczaszkowym.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Protokół opisuje metodę wstrzykiwania komórek nowotworowych drogą przezskórnego nakłucia do cisterna magna, która silnie indukuje przerzuty opon mózgowo-rdzeniowych u myszy, zmniejszając uraz i obciążenie guzem pozaczaszkowym.
Przerzuty do opon mózgowo-rdzeniowych (LM), rozprzestrzenianie się komórek rakowych do opon mózgowo-rdzeniowych wypełnionych płynem mózgowo-rdzeniowym (CSF), jest rzadkim, ale wyniszczającym powikłaniem zaawansowanych guzów litych. Pacjenci z LM często mają złe rokowanie, a przeżycie mierzy się w tygodniach lub miesiącach. Opracowanie modeli in vivo , które dokładnie odwzorowują złożoność LM, ma zasadnicze znaczenie dla zrozumienia jej mechanizmów komórkowych i patologicznych oraz oceny potencjalnych terapii. Mysie modele LM są zwykle tworzone poprzez wstrzyknięcie komórek nowotworowych do serca, tętnicy szyjnej lub cisterna magna. Jednak zastrzyki dosercowe lub szyjne często powodują znaczne obciążenie guza pozaczaszkowego i mózgu, komplikując obrazowanie bioluminescencyjne i prowadząc do śmiertelności niezwiązanej z LM. Tymczasem konwencjonalne wstrzyknięcie cisterna magna wymaga inwazyjnych procedur, takich jak nacięcie skóry i rozwarstwienie mięśni, co sprawia, że jest to zarówno traumatyczne, jak i wymagające dużych zasobów. W tym miejscu opisujemy minimalnie inwazyjną procedurę wstrzykiwania komórek nowotworowych do przestrzeni oponowo-rdzeniowej przez cisterna magna bez konieczności nacinania skóry. Takie podejście zmniejsza powstawanie guzów pozaczaszkowych, minimalizuje uraz chirurgiczny oraz skraca czas i wymaganą opiekę pooperacyjną w porównaniu z innymi metodami chirurgicznymi. Co ważne, konsekwentnie indukuje LM przy minimalnym nacieku miąższu mózgu, co potwierdza mikroskopia dwufotonowa i analiza histologiczna. To uproszczone podejście oferuje wydajny i wiarygodny model do badania LM w badaniach przedklinicznych.
Największym wyzwaniem dla pacjentów z zaawansowanymi nowotworami pozostaje choroba przerzutowa. Przerzuty opon mózgowo-rdzeniowych (LM) odnoszą się do rozprzestrzeniania się komórek rakowych do błony pia mater, pajęczynówki i przestrzeni podpajęczynówkowej. LM z guzów litych staje się coraz bardziej powszechne w raku płuc (9%-25%), raku piersi (5%-20%) i czerniaku (6%-18%)1,2, głównie ze względu na dłuższe przeżycie i ulepszone techniki diagnostyczne. Komórki rakowe mogą atakować przestrzeń oponowo-rdzeniową na wiele sposobów, w tym 1) bezpośrednią inwazję przez struktury obwodowe, takie jak opona twarda, kości i nerwy; 2) krwiotwórcze rozprzestrzenianie się przez układ żylny; oraz 3) wejście przez krążenie tętnicze, gdzie komórki rakowe prześlizgują się przez naczynia z okienkami do splotu naczyniówkowego, a następnie do komór wypełnionych płynem mózgowo-rdzeniowym 3,4,5. Komórki nowotworowe wchodzące do przestrzeni oponowo-rdzeniowej napotykają wiele wyzwań, w tym pozbawienie czynników wzrostu, ograniczone produkty pośrednie metabolizmu i stanyniedotlenienia 6. Jednak ze względu na brak odpowiednich narzędzi i technik, sposób, w jaki komórki nowotworowe poruszają się po tych szlakach i pokonują niegościnne warunki, aby skolonizować przestrzeń opon mózgowo-rdzeniowych, jest słabo poznany. Pomimo postępów w terapiach multimodalnych, w tym radioterapii, leczeniu ogólnoustrojowym i terapii iniekcyjnej dooponowej, rokowanie dla pacjentów z LM pozostaje złe, a przeżycie zwykle wynosi od 2 do 4 miesięcy 3,7,8,9. W związku z tym istnieje pilna potrzeba głębszego zrozumienia biologii przerzutów opon mózgowo-rdzeniowych w celu ulepszenia obecnych metod leczenia i opracowania nowatorskich, celowanych terapii. Osiągnięcie tego celu wymaga opracowania modeli in vivo, które podsumowują złożone cechy LM.
W przeciwieństwie do przerzutów w narządach takich jak wątroba, kości i mózg, LM zwykle rozwija się wiele lat po rozpoznaniu guza pierwotnego 10,11,12. Podobnie w modelach mysich ze spontanicznymi przerzutami LM jest rzadki ze względu na niską częstość występowania i fakt, że myszy zazwyczaj ulegają przerzutom w innych miejscach. Eksperymentalne mysie modele LM można tworzyć różnymi metodami, w tym śródsercową, tętnicą szyjną lub, alternatywnie, bezpośrednim wstrzyknięciem do cisterna magna lub komór mózgowych. Chociaż dosercowe wstrzykiwanie komórek rakowych jest szeroko stosowane9, często powoduje znaczne obciążenie guzem zewnątrzczaszkowym, powodując śmiertelność niezwiązaną z LM. Alternatywne podejścia, takie jak wstrzykiwanie komórek nowotworowych przez tętnicę szyjną13,14, wymagają rozległych specjalistycznych zasobów i skutkują dużymi nacięciami chirurgicznymi, które są traumatyczne. Co więcej, metoda ta prowadzi przede wszystkim do przerzutów w obrębie samych tkanek mózgowych, a nie opon mózgowo-rdzeniowych, i jest czasochłonna i nieefektywna w tworzeniu modeli LM15. Iniekcja do cisterna magna umożliwia bezpośrednie dostarczenie komórek nowotworowych do przestrzeni oponowo-rdzeniowej. W kilku badaniach zastosowano to podejście do zbadania mechanizmów LM i oceny nowych metod leczenia 6,16,17.
W tym manuskrypcie przedstawiamy wygodny protokół wstrzyknięcia przezskórnego polegający na bezpośrednim przezskórnym nakłuciu w celu szybkiego i stabilnego wygenerowania większej liczby myszy z LM. Metoda ta omija barierę mózg-krew, a tym samym umożliwia skuteczny ksenoprzeszczep komórek nowotworowych w przestrzeni opon mózgowo-rdzeniowych. Znacznie skraca również czas urazu chirurgicznego i zabiegu, jednocześnie niezawodnie indukując LM u myszy. Potwierdziliśmy występowanie LM przy minimalnym naciekaniu do miąższu mózgu, co zostało zweryfikowane za pomocą mikroskopii dwufotonowej i analizy histologicznej. W związku z tym uzyskany model wiernie odwzorowuje złożone mikrośrodowisko LM, dostarczając cennego narzędzia do badania mechanizmów komórkowych i patologicznych związanych z chorobą oraz oceny potencjalnych terapii.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury na zwierzętach w tym manuskrypcie zostały sprawdzone i zatwierdzone przez Komisję ds. Oceny Dobrostanu i Etyki Zwierząt Laboratoryjnych ZJU (ZJU20230155). Myszy C57BL/6J i NSG uzyskano i trzymano w warunkach wolnych od specyficznych patogenów w Centrum Zwierząt Laboratoryjnych ZJU. Protokół ten wykorzystuje mysią linię komórkową raka płuc, raka płuc Lewisa (LLC1) i linię komórkową ludzkiego raka płuc, A549, obie oznaczone GFP i lucyferazą świetlika. Obie linie komórkowe zostały dzięki uprzejmości dr Xiang H. F. Zhang (Baylor College of Medicine, USA)18. Tutaj jako przykładu używamy ogniw LLC1. Procedura wstrzykiwania komórek A549 jest prawie identyczna, z wyjątkiem tego, że myszom NSG wstrzyknięto 6 x 104 komórki A549.
1. Przygotowanie komórek rakowych do wstrzyknięcia
2. Przygotowanie myszy
UWAGA: W tym badaniu wykorzystano samce myszy C57BL / 6J w wieku 6-8 tygodni.
3. Iniekcja Cisterna magna
UWAGA: Na kolejnych etapach wymagane są techniki aseptyki, w tym stosowanie środków ochrony osobistej i sterylnych rękawic.
4. Opieka po iniekcji
5. Ocena wzrostu guza opon mózgowo-rdzeniowych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rysunek 1 przedstawia ułożenie myszy do iniekcji oraz miejsce nakłucia w widoku bocznym i przednim. Rysunek 2 przedstawia reprezentatywne in vivo obrazy bioluminescencyjne zwierząt badanych pod kątem powstawania przerzutów do płuc (LM) przy zastosowaniu różnych podejść. Komórki LLC1 znakowane GFP-lucyferazą wstrzyknięto zwierzętom różnymi drogami, po czym wykonano obrazowanie bioluminescencyjne. Jak pokazano w Rysun...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
LM jest agresywnym i śmiertelnym stanem. Gdy komórki nowotworowe dają przerzuty do przestrzeni wypełnionej płynem mózgowo-rdzeniowym, szybko rozprzestrzeniają się po całym ośrodkowym układzie nerwowym25. Komórki te osiadają i atakują mózg, rdzeń kręgowy, czaszkę i nerwy rdzeniowe, ostatecznie prowadząc do szybkiego pogorszenia stanu neurologicznego i ostatecznej śmierci17. Aby lepiej zrozumieć leżące u podstaw mechanizmy patofizjologiczne i ocenić potencjalne strategie tera...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Autorzy dziękują członkom laboratorium Zhang za ich cenne dyskusje i pomoc podczas tego badania. WZ jest wspierany przez Fundusze Badań Podstawowych dla Uniwersytetów Prowincji Zhejiang (2023QZJH60), Program Funduszu Naukowego dla Wybitnych Młodych Naukowców z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (588020-X42306/041) oraz fundusz startowy z Instytutu Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Zhejiang.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Probówki Eppendorf 1,5 ml | Ostrze biologiczne | Zobacz materiał BS-15-M-S | |
| 15 ml probówka wirówkowa | WYBIERZ LABSELECT | CT-002-15A | |
| Strzykawka insulinowa 31G x 8mm (0,3 ml) | Obiecane | / | |
| Wiertło ścierne | GLOBALEBIO | GEGZ-AM1 | |
| Mata grzewcza dla zwierząt | woggee powiedział: | / | |
| Firma Cryomold | Supin (w pozycji leżącej) | SP-AB-7 x 7 x 5 | |
| Kremy do depilacji | Nair | 1.00023E+11 | |
| D-lucyferyna | Biologia złota | SZCZĘŚCIE-1G | |
| DMEM (DMEM) | Gibco (firma Gibco) | C11995500CP | |
| FBS (Sieć Usługowa | Gibco (firma Gibco) | 10270-106 | |
| Widmo IVIS | Zacisk | / | |
| Ketamina | Jiangsu Hengrui Pharmaceuticals Co., Ltd. | H20193336 | |
| Optymalna temperatura cięcia | Sakura Sakura | 4583-1 | |
| Paraformaldehyd | SCR | 80096618 | |
| PBS | Serwis bio | G4202-500ML | |
| Wstrzykiwacz/paciorkowiec Amfoterycyna B | Gibco (firma Gibco) | 15140122 | |
| Golarka | Hipidog (Pies biodrowy) | 2103CGMJ3373-GQ22N526 | |
| Stereoskopowy mikroskop fluorescencyjny | Olympus | / | |
| Kleszcze proste | Beyotime | FS019 powiedział: | Musi być sterylizowany w autoklawie |
| Nożyczki chirurgiczne | Beyotime | FS001 powiedział: | Musi być sterylizowany w autoklawie |
| Trójkątna głowica mocująca mysz | Transcend vivoscope | TVS-FDM-027 | |
| TRITC-dektran, MW 70000 | MedChemExpress (Ekspres Medyczny) | HY-158082C | |
| Roztwór trypsyny/EDTA | Gibco (firma Gibco) | 25200056 | |
| Dwufotonowa laserowa mikroskopia skaningowa | Olympus | / | |
| Kleje do tkanek Vetbond | 3 mln | 1469SB powiedział: | |
| Ksylazyna | Sigma | Zobacz materiał X1126 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.