Stereotaktisk Intrakraniell Implantation och<em> In vivo</em> Bioluminescent avbildning av tumörxenografter i en musmodell system för glioblastoma multiforme
Summary
Vi beskriver en integrerad metod för exakt, stereotaktisk implantation av humana glioblastoma multiforme in i hjärnan hos nakna möss och efterföljande seriella<em> In vivo</em> Avbildning för att övervaka tillväxten och svar på behandlingen av de resulterande xenografter.
Abstract
Glioblastoma multiforme (GBM) är en högvärdig primär hjärncancer med en medianöverlevnad på endast 14,6 månader hos människor, trots standard tri-modalitet behandling bestående av kirurgisk resektion, postoperativ strålbehandling och temozolomid kemoterapi 1. Nya terapeutiska metoder är tydligt för att förbättra patientens överlevnad och livskvalitet. Utvecklingen av effektivare behandlingsstrategier skulle underlättas av djurmodeller av GBM som rekapitulera mänsklig sjukdom ändå tillåta seriell avbildning för att övervaka tumörtillväxt och behandlingssvar. I detta dokument beskriver vi vår teknik för exakt stereotaktisk implantation av biologiskt utskrivbara celler GBM cancer i hjärnan på nakna möss resulterar i tumörxenografter som rekapitulera viktiga kliniska tecken på GBM 2. Denna metod ger tumörer som är reproducerbara och är belägna i exakt anatomiska ställen samtidigt in vivo bioluminescent avbildning till seriellt övervaka handelnkraniell xenotransplantat tillväxt och respons på behandling 3-5. Denna metod är också väl tolereras av djuren med låg perioperativ morbiditet och mortalitet.
Protocol
Discussion
Metoden för stereotaktisk implantation av cancerceller hos möss som beskrivs i detta dokument genererar reproducerbart tumörer som rimligen sammanfatta de infiltrativ och snabb tillväxt mönster av klinisk glioblastoma multiforme 2, 6-8. Denna teknik är särskilt väl lämpad för experiment stratifiera möss jämnt till olika behandlingsgrupper där reproducerbara tumörer av jämförbar storlek och biologiska egenskaper och i vissa anatomiska ställen är önskvärda. Stereotaktisk implantation av tum?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi är tacksamma mot Dr Andrew Hollander, Sara Davis, Lee Shuman, Tim Jenkins, och Dr Xiangsheng Xu för deras experthjälp. Vi erkänner stöd av Dr Ann Kennedy. BCB stöddes på Strålningsbiologi Training Grant C5T32CA009677. JFD stöddes på Burroughs Wellcome Karriär Award för medicinska forskare (1.006.792). JLB stöddes på supers bidrag (5 R25 CA140116-03). Vi vill tacka för Dr Steve Hahn vars uppmuntran och stöd har bidragit till att göra vår forskning möjlig. Vi vill också tacka University of Pennsylvania Nano-Bio Interface Center (NBIC) och Dr Dennis Discher för uppmuntran och värdefulla kommentarer. Vi erkänner liten anläggning Animal Imaging (SAIF) vid University of Pennsylvania för användning av deras MR-och optisk / Bioluminescens Core Facilities. Dessa tekniker har utvecklats som en del av projekt som stöddes av National Institutes of Health (RC1 CA145075 och 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
- Stupp, R. Radiotherapy plus concomitant and adjuvant temozolomide for glioblastoma. N. Engl. J. Med. 352, 987-996 (2005).
- 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).
- Shelton, L. M. A novel pre-clinical in vivo mouse model for malignant brain tumor growth and invasion. J. Neurooncol. 99, 165-176 (2010).
- Brehar, F. M. The development of xenograft glioblastoma implants in nude mice brain. J. Med. Life. 1, 275-286 (2008).
- 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).
- 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).
- Baumann, B. C. Enhancing the efficacy of drug-loaded nanocarriers against brain tumors by targeted radiation therapy. , (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- Dinca, E. B. Bioluminescence monitoring of intracranial glioblastoma xenograft: response to primary and salvage temozolomide therapy. J. Neurosurg. 107, 610-616 (2007).
