Summary

Stereotactic Intrakraniell Implantasjon og<em> In vivo</em> Bioluminescent Imaging av tumorxenotransplantater i en mus modell System of glioblastoma multiforme

Published: September 25, 2012
doi:

Summary

Vi beskriver en integrert metode for den presise, stereotactic Implantering av humant glioblastoma multiforme celler i hjernen på nakne mus og etterfølgende serienummer<em> In vivo</em> Imaging å overvåke vekst og respons på behandling av de resulterende xenografter.

Abstract

Glioblastoma multiforme (GBM) er en høyverdig primære kreft i hjernen med en median overlevelse på bare 14,6 måneder hos mennesker tross standard tri-modalitet behandling bestående av kirurgisk reseksjon, postoperativ strålebehandling og Temozolomide kjemoterapi en. Nye terapeutiske tilnærminger er klart behov for å forbedre pasientens overlevelse og livskvalitet. Utviklingen av mer effektive behandlingsstrategier ville bli hjulpet av dyremodeller av GBM som rekapitulere sykdom hos mennesker, men la seriell imaging å overvåke svulsten vekst og behandlingsrespons. I denne artikkelen beskriver vi vår teknikk for nøyaktig stereotactic implantasjon av bio-bildeområdet GBM kreftceller i hjernen på nakne mus som resulterer i tumorxenotransplantater som rekapitulere viktige kliniske funksjoner i GBM 2. Denne metoden gir svulster som er reproduserbare og er lokalisert i presise anatomiske steder samtidig som in vivo bioluminescent imaging til serielt overvåke intrakranial xenograft vekst og respons til behandlinger 3-5. Denne metoden er også godt tolerert av dyr med lav perioperativ morbiditet og mortalitet.

Protocol

A. preoperativ Tumor Cell Forberedelse Transduce U251 glioblastoma multiforme celler med en lentiviral uttrykk vektor (pGreenFire, System biovitenskap) til stabilt uttrykke firefly luciferase genet. Disse cellene ble dyrket i 10 ml komplett Dulbeccos Modifikasjon av Eagles medium (DMEM), som består av DMEM supplert med 10% føtalt kalveserum, 1% penicillin-streptomycin, og 1% ikke-essensielle aminosyrer i en T75 vevskultur kolbe inkubering ved 5% C0 2 og 37 ° C. Utfør standar…

Discussion

Metoden for stereotactic implantasjon av kreftceller hos mus som er beskrevet i denne artikkelen genererer reproduserbart svulster som rimelig rekapitulere infiltrerende og rask vekst mønster av kliniske glioblastoma 2 multiforme, 6-8. Denne teknikken er spesielt godt egnet til eksperimenter stratifying mus jevnt til forskjellige behandlingsgrupper der reproduserbare svulster av sammenlignbar størrelse og biologiske egenskaper og i bestemte anatomiske steder er ønskelig. Stereotactic implantasjon av kreftc…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi er takknemlige for Dr. Andrew Hollander, Sara Davis, Lee Shuman, Tim Jenkins, og Dr. Xiangsheng Xu for deres eksperthjelp. Vi erkjenner støtte fra Dr. Ann Kennedy. BCB ble støttet på Radiation Biology Training Grant C5T32CA009677. JFD ble støttet på Burroughs Wellcome Career Award for medisinske forskere (1.006.792). JLB ble støttet på Supers stipend (5 R25 CA140116-03). Vi ønsker å erkjenne Dr. Steve Hahn som oppmuntring og støtte har bidratt til å gjøre vår forskning mulig. Vi vil også gjerne takke University of Pennsylvania Nano-Bio Interface Center (NBIC) og Dr. Dennis Discher for oppmuntring og nyttige kommentarer. Vi erkjenner Small Animal Imaging Facility (Saif) ved University of Pennsylvania for bruk av deres MR og optisk / Bioluminescens kjernefasiliteter. Disse teknikkene ble utviklet som en del av prosjektene som ble støttet av National Institutes of Health (RC1 CA145075 og K08 NS076548-01).

Materials

Description Supplier Catalogue Number Comments
Digital Just for Mouse Stereotaxic Instrument Stoelting 51730D Stereotactic platform for mouse implantation
Ketamine/xylazine     Injectable anesthesia
Puralube Vet Ointment (ophthalmic) Amazon.com   To prevent drying of the mouse’s eyes
drill holder for the stereotactic platform Stoelting 51681  
Micromotor Electric Drill Stoelting 51449 For drilling through the skull
.45 mm carbide drill bit Stoelting 514551  
Sterile cotton swabs Fisher Scientific 23-400-100  
Glass bead dry sterilizer (Germinator 500) Braintree Scientific GER-5287 To sterilize metal surgical instruments
Mouse rectal probe Braintree Scientific RET-3-ISO Compatible with the temperature controller
Temperature Controller (TCAT-2DF) Harvard Apparatus 727561 Temperature controller to maintain animal’s temperature during surgery
Small heating plate Harvard Apparatus 727617 For use with temperature controller to warm mouse during surgery. The heating plate fits under the mouse on the stereotaxic platform.
Disposable Scalpels BD Bard-Parker 2015-11 #10 scalpel
10 microliter syringe Hamilton 7635-01 For injection of tumor cells
30 gauge needles, 1″ long, with flat point Hamilton Various Must be compatible with the 10 μl syringe
Nanomite Programmable Syringe Pump Harvard Apparatus 704507 Digital motorized syringe injector for stereotaxic device
Cellulose sterile surgical spear sponges Ultracell 40410 To dry the surgical field
Bone wax Ethicon W31 To seal the burr hole
Tissumend II synthetic absorbable tissue adhesive Veterinary Products Laboratories 3002931 To seal the incision
Hot water pump with warming pad Gaymar TP-650 Warms mice in post-operative period
IVIS Lumina II Caliper Life Science   Bioluminescent imager
D-Luciferin potassium salt Gold Biotechnology LUCK-1 Luciferin for bioluminescent imaging

References

  1. Stupp, R. Radiotherapy plus concomitant and adjuvant temozolomide for glioblastoma. N. Engl. J. Med. 352, 987-996 (2005).
  2. Jacobs, V. L., Valdes, P. A., Hickey, W. F., De Leo, J. A. Current review of in vivo GBM rodent models: emphasis on the CNS-1 tumour model. ASN Neuro. 3, e00063 (2011).
  3. Shelton, L. M. A novel pre-clinical in vivo mouse model for malignant brain tumor growth and invasion. J. Neurooncol. 99, 165-176 (2010).
  4. Brehar, F. M. The development of xenograft glioblastoma implants in nude mice brain. J. Med. Life. 1, 275-286 (2008).
  5. Ozawa, T., James, C. D. Establishing Intracranial Brain Tumor Xenografts With Subsequent Analysis of Tumor Growth and Response to Therapy using Bioluminescence Imaging. J. Vis. Exp. (41), e1986 (2010).
  6. Radaelli, E. Immunohistopathological and neuroimaging characterization of murine orthotopic xenograft models of glioblastoma multiforme recapitulating the most salient features of human disease. Histol. Histopathol. 24, 879-891 (2009).
  7. Baumann, B. C. Enhancing the efficacy of drug-loaded nanocarriers against brain tumors by targeted radiation therapy. , (2012).
  8. Baumann, B. C. An integrated method for reproducible and accurate image-guided stereotactic cranial irradiation of brain tumors using the Small Animal Radiation Research Platform (SARRP). Transl. Oncol. , (2012).
  9. Park, S. S. MicroPET/CT imaging of an orthotopic model of human glioblastoma multiforme and evaluation of pulsed low-dose irradiation. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 80, 885-892 (2011).
  10. Szentirmai, O. Noninvasive bioluminescence imaging of luciferase expressing intracranial U87 xenografts: correlation with magnetic resonance imaging determined tumor volume and longitudinal use in assessing tumor growth and antiangiogenic treatment effect. Neurosurgery. 58, 365-372 (2006).
  11. Dinca, E. B. Bioluminescence monitoring of intracranial glioblastoma xenograft: response to primary and salvage temozolomide therapy. J. Neurosurg. 107, 610-616 (2007).

Play Video

Cite This Article
Baumann, B. C., Dorsey, J. F., Benci, J. L., Joh, D. Y., Kao, G. D. Stereotactic Intracranial Implantation and In vivo Bioluminescent Imaging of Tumor Xenografts in a Mouse Model System of Glioblastoma Multiforme. J. Vis. Exp. (67), e4089, doi:10.3791/4089 (2012).

View Video