Mysi model bioluminescencyjnych guzów wątroby
17 lipca 2010
Niniejszy artykuł opisuje procedurę indukcji ortotopowych bioluminescencyjnych guzów wątroby u myszy oraz późniejszą analizę wzrostu guza ograniczonego do wątroby przy użyciu obrazowania luminescencyjnego całego ciała żywych zwierząt.
Witajcie wszyscy. Nazywam się Simon Regenron. Jestem jednym z lekarzy rezydentów chirurgii w centrum badań nad rakiem w Irlandii.
Dzisiaj zaprezentuję technikę chirurgicznego indukowania przerzutów do wątroby. W modelu nowotworowym wątroba jest częstym miejscem rozprzestrzeniania się przerzutów i główną przyczyną śmiertelności związanej z rakiem. Tylko niewielki odsetek pacjentów z zaawansowaną chorobą wątroby kwalifikuje się do resekcji chirurgicznej.
W związku z tym konieczne jest opracowanie nowych metod terapeutycznych do leczenia tego schorzenia. Wiele modeli zwierzęcych przerzutów do wątroby nie odtwarza obrazu choroby odpowiadającego warunkom klinicznym. Model, który prezentuję dzisiaj, jest modelem istotnym klinicznie, stosunkowo łatwym do opanowania i charakteryzującym się bardzo wysokim wskaźnikiem sukcesu.
Model ten polega na podzieleniu śledziony na dwie półśledziony. Jedna półśledziona służy do inokulacji komórek nowotworowych. Komórki te przedostają się poprzez krążenie wrotne do wątroby.
Drugą połowę śledziony pozostawia się nienaruszoną, aby zachować jej właściwości immunologiczne. Stosowana przeze mnie linia komórkowa stabilnie ekspresuje lucyferazę, co umożliwia bioluminescencyjną analizę wzrostu guza in vivo. Dzięki temu model ten pozwoli na nieinwazyjne monitorowanie terapii chorób wątroby.
Przejdźmy teraz do rozpoczęcia dzisiejszej procedury. Potrzebne nam instrumenty to nożyczki sekcyjne, igłotrzymacz, dwie małe pęsety, skalpel nr 10, nici Prolene 5-0 do zamknięcia skóry, nici PDS 4-0 do zamknięcia warstwy otrzewnej, więzadła Vicryl 3-0 do podwiązania śledziony, sól fizjologiczna, igła insulinowa 29 G do iniekcji środka znieczulającego, igła insulinowa 26 G do iniekcji zawiesiny komórek nowotworowych, zawiesina komórek nowotworowych w medium bezsurowiczym, wstrzykiwalny środek znieczulający, marker do skóry oraz docięte sterylne gaziki. Model mysi, którego użyję dzisiaj, to naga mysz Athymic MF1.
Można stosować inne modele, takie jak C 57 i BC, z odpowiednimi liniami komórkowymi nowotworu. W laboratorium stosuje się podkładkę grzewczą oraz wstrzykiwalny środek znieczulający ogólnie. Głębię znieczulenia ocenia się za pomocą testu uszczypnięcia palca.
Po uciśnięciu palca u nogi nie powinien wystąpić odruch wycofania. Myszy o rozmiarze kolana są prawidłowo ułożone i unieruchomione taśmą, a brzuch został przygotowany Betadyną i zabezpieczony sterylnymi obłożeniami. Wykonuje się nacięcie podżebrowe, wchodzi do jamy brzusznej, a następnie identyfikuje się śledzionę i wyrowadza ją na zewnątrz.
Śledzionę izoluje się od reszty organizmu myszy za pomocą wcześniej przeciętej sterylnej gazy. Między dwoma wiązkami naczyniowymi zawiązuje się dwa pionowe węzły. Śledzionę dzieli się na dwie równe połowy.
Jedna połowa śledziony jest wykorzystywana do inokulacji komórek nowotworowych. Komórki nowotworowe są powoli wstrzykiwane do połowy śledziony, aby uniknąć ich wycieku. Komórki nowotworowe przemieszczają się przez krążenie wrotne i trafiają do wątroby.
Po 10 minutach inkubacji wycinany jest wstrzyknięty półsegment śledziony, a drugi półsegment śledziony zostaje zawrócony do jamy brzusznej. Do zamknięcia jamy otrzewnowej stosuje się szwy wchłanialne i szew ciągły, natomiast do zamknięcia skóry używa się niewchłanialnej nici Prolene 5-0. Rekonwalescencja przebiega rutynowo.
Rozwój choroby wątroby można oceniać w czasie, wykorzystując obrazowanie 2D ivus. Myszy podaje się znieczulenie w sposób opisany wcześniej, a substrat lucyferazy podaje się domięśnio. Myszy umieszcza się na stole w komorze o temperaturze 37 °C.
Obrazowanie jest przeprowadzane przez trzy minuty, w wyniku czego powstaje obraz myszy z nałożoną detekcją luminescencji. Trzy tygodnie po leczeniu brzuch jest otwierany i stwierdza się obecność rozlanego procesu chorobowego w wątrobie. Podsumowując, technika ta pozwala na indukcję wzrostu zlokalizowanych w wątrobie przerzutowych komórek nowotworowych, a obrazowanie luminescencyjne umożliwia wizualizację i kwantyfikację wzrostu guza oraz zastosowanie w ocenie odpowiedzi terapeutycznej.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
W niniejszym artykule opisano technikę chirurgiczną indukcji ortotopowych bioluminescencyjnych guzów wątroby u myszy. Procedura ta umożliwia analizę wzrostu guza ograniczonego do wątroby przy użyciu obrazowania luminescencyjnego całego ciała żywego organizmu.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Onkologia
- Neuronauka
- Techniki chirurgiczne
Wprowadzenie
- Wątroba jest częstym miejscem przerzutów nowotworowych.
- Zaawansowane choroby wątroby ograniczają możliwości resekcji chirurgicznej.
- Zrozumienie mechanizmów przerzutów do wątroby jest kluczowe dla poprawy wyników leczenia pacjentów.
- Techniki obrazowania na żywo usprawniają badanie dynamiki guzów.
Cel badania
- Zaprezentowanie metody indukowania guzów wątroby w modelu mysim.
- Ułatwienie badania wzrostu i zachowania guzów.
- Stworzenie platformy dla przyszłych badań nad nowotworami.
Zastosowane metody
- Indukcja bioluminescencyjnych guzów wątroby u myszy.
- Obrazowanie luminescencyjne całego ciała żywych zwierząt w celu analizy guzów.
- Techniki chirurgiczne indukcji guzów.
- Monitorowanie wzrostu guza w czasie.
Główne wyniki
- Skuteczna indukcja guzów wątroby w modelu mysim.
- Efektywne monitorowanie wzrostu guza przy użyciu technik obrazowania.
- Wnioski dotyczące progresji przerzutów do wątroby.
- Potencjalne zastosowania w interwencjach terapeutycznych.
Wnioski
- Technika chirurgiczna zapewnia wiarygodny model do badania guzów wątroby.
- Obrazowanie na żywo jest cennym narzędziem do monitorowania dynamiki nowotworu.
- Dalsze badania mogą opierać się na tym modelu w celu zbadania opcji leczenia.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Model ten umożliwia zespołom badawczym z sektora biofarmaceutycznego tworzenie ortotopowych przerzutów do wątroby z komórek nowotworowych wykazujących ekspresję lucyferazy, co zapewnia system istotny klinicznie do oceny interwencji terapeutycznych. Obrazowanie bioluminescencyjne pozwala na nieinwazyjne, podłużne monitorowanie obciążenia nowotworowego, co wspiera ograniczanie ryzyka w zakresie mechanizmów działania oraz zwiększa pewność predykcyjną przy identyfikacji wiodących kandydatów na leki. Podejście chirurgiczne zapewnia powtarzalne przyjęcie się nowotworu poprzez krążenie wrotne, co ułatwia standaryzowaną przedkliniczną ocenę terapii przerzutów do wątroby.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie mechanizmów przeżycia i wzrostu przerzutowych komórek nowotworowych w mikrośrodowisku specyficznym dla wątroby.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalny model chirurgiczny dla spójnej indukcji nowotworu w kohortach badawczych.
Przesiewy i rozwój testów
- Wartość naukowa: Generuje mierzalne sygnały bioluminescencyjne korelujące z liczbą żywych komórek nowotworowych w celu oceny odpowiedzi na dawkę.
- Wartość operacyjna: Wspiera standaryzowane protokoły obrazowania z wykorzystaniem systemu IVIS do podłużnego przesiewu skuteczności terapeutycznej.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Modeluje progresję przerzutów do wątroby w kontekście chorób ludzkich, umożliwiając ocenę interakcji w mikrośrodowisku guza.
- Wartość operacyjna: Pozwala na wczesne wykrycie indukowanej leczeniem martwicy guza poprzez redukcję sygnału bioluminescencyjnego, co dostarcza podstaw do decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go).
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ten integruje się z continuum odkryć, od walidacji celu po przedkliniczne testy skuteczności, wspierając opracowywanie terapii przerzutów do wątroby.
- Biologia odkryć: Wspiera testowanie hipotez dotyczących mechanizmów przerzutowania z wykorzystaniem komórek nowotworowych znakowanych lucyferazą w ortotopowym modelu wątroby.
- Przesiewanie: Umożliwia tworzenie gotowych do analizy modeli nowotworowych ze zestandaryzowanymi odczytami bioluminescencyjnymi do oceny bibliotek związków.
- Analityka: Zapewnia ilościowe pomiary wzrostu guza za pomocą obrazowania IVIS, co ułatwia statystyczne porównanie grup badawczych.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki odkryć z walidacją przedkliniczną poprzez wykorzystanie klinicznie istotnych fenotypów przerzutów do wątroby.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku platformę chirurgiczną i obrazową dla wielu programów onkologicznych ukierunkowanych na przerzuty do wątroby.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Mechanistyczna weryfikacja hipotez dotyczących przerzutów do wątroby poprzez bezpośrednią wizualizację wzrostu guza i odpowiedzi na leczenie.
- Wartość operacyjna: Zstandaryzowana procedura chirurgiczna i proces obrazowania zapewniają powtarzalność w różnych ośrodkach i badaniach.
- Wartość strategiczna: Umożliwia wcześniejsze, oparte na danych decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) poprzez ilościową ocenę wpływu terapii na obciążenie nowotworowe.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację kandydatów w leczeniu przerzutów do wątroby z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o predykcyjne punkty końcowe bioluminescencyjne.
Kwestie związane z wdrożeniem
- Wymaga doświadczenia w technikach chirurgicznych u myszy, w tym w mobilizacji śledziony i resekcji części śledziony.
- Zależne od infrastruktury obrazowania IVIS oraz podawania substratu lucyferazy w celu detekcji bioluminescencyjnej.
- Wymaga standaryzacji objętości inokulacji komórek nowotworowych oraz czasu inkubacji we wszystkich grupach eksperymentalnych.
- Wymaga stosowania aseptycznych praktyk chirurgicznych w celu zachowania integralności modelu i zmniejszenia zmienności.
- Ograniczone do modeli myszy z niedoborem odporności (np. gołych myszy beztymusowych) w celu wszczepienia ludzkich komórek nowotworowych, co może wpływać na oceny terapeutyczne związane z odpowiedzią immunologiczną.
Często zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:00
Title
0:05
Introduction
1:24
Materials
2:12
Preparation of the Mouse
2:49
Abdominal Incision
2:58
Exposureand Division of Spleen
3:17
Injection of Cells into One Hemi-Spleen
3:50
Excision of Injection Hemi-Spleen
3:55
Abdominal Closure
4:13
Whole Body Imaging
