Summary
Insan prostat kanser ortotopik bir model akciğer tümör hücreleri ve farklı metastaz oluşumu dolaşan tümör boyutu ölçümü sağlar. Hücreler birincil organı kaçmak gerekir gibi, kan dolaşımına girerek, ve bir ikincil site içine implant, bu modeli etkin insanlarda senaryo tartışıldı.
Abstract
Bizim laboratuvar, insan prostat kanseri (PCA) yeni bir orthotopic implantasyon modeli geliştirmiştir. PCa ölüm primer tümör nedeniyle, daha çok ayrı metastaz oluşumu değil gibi, etkili bir şekilde ön-klinik bu ilerleme model kabiliyeti yüksek bir değer taşımaktadır. Bu modelde, hücreler, doğrudan doğruya Balb / c atimik farelerdeki prostat ventral lob içine yerleştirildi ve 4-6 hafta boyunca ilerlemeye bırakılır. Deney her birinden, birçok farklı uç noktalar öyle bir ölçü ve moleküler karakterizasyonu primer tümörün, kan ve kemik iliğindeki dolaşan tümör hücrelerinin varlığı ve miktarının ve akciğere metastaz oluşumu gibi, ölçülebilir. Uç noktaları çeşitli ek olarak, bu model bir hücre yeteneği işgal ve kaçmak birincil organı girin ve dolaşım sistemi hayatta ve implant ve bir ikincil site büyümeye bir resim sağlar. Bu model metastatik ölçmek için etkin kullanılır olmuşturprotein ekspresyonu hem de değişikliklere hem de kısa bir gerçekleştirme süresi içinde küçük moleküllü terapötik cevaben tepki.
Introduction
Prostat kanseri (PCa) erkeklerde en sık teşhis edilen kanserdir ve Amerika Birleşik Devletleri'nde 1 kanser ölümlerinin ikinci başta gelen nedenidir. PCa Death primer tümör oluşumu nedeniyle değil, metastaz oluşumu oldukça. Bu nedenle, hastaların metastaz önlenmesi büyük önem taşımaktadır. PCa'nın fare modelleri bu hastalık hakkında kritik biyolojik bilgi ortaya çıkarmak için seçenekleri bir çeşitlilik sunuyor.
PCa'nın fare modelleri çeşitli doğal faydaları ve sınırları, her mevcuttur. Insanlarda PCa frekans yüksek olsa da, doğal olarak oluşan bir PKa kanser 3 genel farelerin eşit duyarlılık rağmen, farelerde 2 son derece nadirdir. Bir kemirgen istisna methylnitrosourea ve testosteron 4 indüksiyon yoluyla yaşı 12 ay% 90 PCa'nın oranları elde edebilirsiniz Lobund Wistar sıçanlarda PCa gelişmedir. Bu nedenle, bu tür TRAMP gibi model sistemleri, indüklenenModeli (fare prostat transjenik adenokarsinom) yaygın olarak kullanılmaktadır. TRAMP modelinde prostat spesifik transgen ekspresyonunu indükler ve hiperplazisi lenfatik ve akciğer metastaz 5-6 prostatik epitel içi neoplazi (PIN), PCa normal ilerlemesini maruz olabilir. Bu modeller, tam tümör progresyonu dizi, hem de bozulmamış bir bağışıklık sistemi içeren ölçmek mümkün olan yararlar sağlar. Bununla birlikte, PCa gelişimi altında yatan moleküler olaylar fareler ve insanlar arasında farklı olabilir, ve fare ve insan klinik çalışmalar arasında korelasyon değişkenlik göstermiştir. TRAMP metastaz modeli geliştirmek amacıyla, yaklaşık 28 hafta gerektiren bir örnek Buna ek olarak, bu modellerin her ikisi de, zaman alıcıdır.
Metastazı okuyan, sık sık bir kuyruk ven veya sol ventrikül enjeksiyon modeli kullanılmıştır. Bu model hızlı gerçekleştirme süresi yararlanır, ve ayrıca kemik metastazı varlığını ölçebilirsinizözel hücre çizgileri ve koşullar kullanılarak bir. Yang ve ark. GFP pozitif PC3 hücrelerinin deri altına enjeksiyon yaygın kemik metastazı 7 yaygın neden olabilir, ve kuyruk ven ve intercardiac enjeksiyonları da kemik metastazı gelişimi 8-9 oluşturulan rapor etmişlerdir. Bu modellerin en büyük sınırlamalar prostat bezinin kendi içinde bulunan bir primer tümör eksikliği ile ilgilidir. Modelleri dolaşıma kanser hücrelerinin enjeksiyonu üzerine bağımlı için daha başka, bu metastatik kaskadının bütün ilk yarısını atlar. Bu sayede biyolojik metastatik dönüşümün önemli önlemlerdir birincil organı aracılığıyla işgali de dahil olmak ilk adım, incelenmesi engellemektedir. Metastatik dönüşüm çoğu düzenleyicileri doğrudan erken hücre istilasını etkiler. Kanser hücreleri yaymak kez, klonal varyasyon böylece biyolojik artan ölçüde genişletir gibi metastatik kaskad Erken adımlar, tedavi hedefleme için yüksek öncelikli siteleri teşkilal çeşitlilik ve etkili tedavi hedefleme azalan.
Bu modellerin sınırlamaları birçok yanıt için bir girişim olarak, laboratuvar insan PC3 PCa-M hücre hattı, direkt olarak Balb / c atimik farelerde prostat implante edildiği insan PCa ortotopik bir model geliştirmiştir. 4-6 hafta sonra, akciğer ve lenf düğümlerine tümör boyutu tümör hücrelerinin (kapalı zaman eğrilerinin) sirküle varlığı ve metastaz tüm ölçülebilir. Biz etkin insan PCa'nın metastazı 10 inhibe 4 'etkinliğini değerlendirmek için ,5,7-trihidroksiizoflavon (genistein) bu modeli kullandık. Genistein Besin tüketimi ile prostat kanseri metastaz ve ölüme 11-12 azalır bağlantılı olmuştur, ancak daha önce hiçbir çalışma genistein yönetimden hayvanlar veya erkeklerde PCa'nın metastaz değiştirebilir olmadığını tespit etmişti. Bu çalışmada, genistein ile tedavi, büyük ölçüde akciğer metastaz sayısını azalttığını gösterdi. Ayrıca, genistein al belirlendifokal yapışma kinaz (FAK), p38 mitojen ile aktive edilmiş protein kinazın (p38 MAPK), ısı şok proteini 27 (Hsp27) dahil olmak üzere, primer tümör birçok önemli pro-metastatik proteinlerin, aktivasyonunu ve ifade tarz × nda verildi.
Bu sonuçlar, klinik gözlemler ile karşılık gelmektedir. Farelerden elde edilen kan kullanarak, doğru genistein kan konsantrasyonlarını ölçmek mümkün olduğunu ve bu genistein normal besin tüketimi ile insanlarda seviyelerine benzer olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, bizim grup tarafından yapılan bir Faz II çalışması genistein ile tedavi üzerine tespit, hücresel invazyonu ve metastaz ile ilişkili genlerin prostat dokusu mRNA ifadesinde düşüşler yaşanmıştır erkekler, özellikle Metaloproteinaz tip 2 (MMP-2) 13 matris.
Biz de insan PCa'nın metastazı 14 primer tümör değişmiş gen ürünü ifadesinin etkisini değerlendirmek için bu modeli kullandık. Tümör suppressor endoglin TGFβ süper ailesinin bir üyesidir ve 15 Smad sinyalleşme değiştirilmesi yolu ile, in vitro olarak insan PCa hücre işgalini engeller. İnsan PCa metastazında endoglin etkisini belirlemek için bu çalışmalar genişletilmiş. Kararlı endoglin yok etme, sentezleme hücre hatları üzerinden vektör kontrolü veya endoglin farelere implante edildi. Endoglin demonte hücreler, farelerin% 38 en yüksek akciğer metastazı sayısı, hem de CTCS gösterdi. Kontrol vektörü ile implante Mice farelerin sadece% 18 daha az akciğer fare başına metastaz ve kapalı zaman eğrileri ile, orta tepki gösterdi. Yüksek endoglin implante farenin akciğer metastazı hemen hemen komple bir şekilde bastırılmasına, ve kapalı zaman eğrileri tam bastırma göstermiştir.
Bunlar, bu teknik olan uygulamaların çeşitli sadece iki örnektir. Ilaç keşfi kaynaktan, moleküler biyoloji modelleme değişiklikler, bu model, tümör büyümesi ve mol ile ilgili çeşitli fonksiyonları etkilerini değerlendirmek için bir yüksek verimli bir yöntem sunmaktadırcular değişikliği, kapalı zaman eğrileri varlığı ve akciğer ve lenf düğümlerinde ayrı metastaz oluşumu.
Protocol
Hayvanları ile ilgili tüm prosedürler için, protokoller Northwestern Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır. Cerrahi teknikler ve hayvan bakım koşulları veteriner personeli tarafından gözlemlenen ve hayvan stres ya da ölüm oranını en aza indirmek için modifiye edildi. Bireysel kurumlar farklı gereksinimleri olabileceğini ve bunu geliştirmek ve bu cerrahi teknik yürütürken IACUC ve hayvan personel ile çalışmak önemlidir.
1.. Enjeksiyon için hücrelerin hazırlanması
- Bu adım ameliyatları başlamadan mümkün olduğunca yakın yapılmalıdır. Deney için kullanılan Hücreleri tripsinize edin, levha kaldırmak ve ortam ile nötralize edin. Kararlı bir şekilde GFP ile transfekte edilmiş insan PC3-M PCa hücre hattı, başarılı bir şekilde nedeniyle PC3-M hücrelerinin hızlı büyüme koşullarına, bu deneyler için kullanılmıştır. GFP akciğer doku örnekleri ve hızlı tespiti de akciğer metastazı tespit ek kolaylığı için ilave edildiKan ve dolaşımdaki tümör hücrelerini tespit etmek kemik iliğinden elde edilen kültürlerin bağışıklık hücrelerinin karşı kanser hücreleri. Ilgi çekici bir spesifik gen değiştirme ise, bu gen değişiklikleri ile stabil hücre çizgilerinin oluşturulması GFP ile transfeksiyonu takiben, ilk olarak gerçekleştirilir. GFP ilgi bu genin işlevini değiştirmek olacaksa, GFP bu ihmal edilebilir. Bu, akciğer metastazı saptanması daha zor, ama yine de ulaşılabilir yapacaktır. Örneğin lusiferaz bazlı IVIS floresan belirteçleri kullanarak spesifik bir görüntüleme teknolojisi kullanılarak, ayrıca, diğer floresan proteinleri yerine kullanılabilir.
- 225 x g, 5 dakika boyunca santrifüj.
- 225 x g, 5 dakika boyunca 2.5 x 10 5 hücre ve santrifüj izole edin.
- Steril tuzlu su içinde 20 ul süpernatan ve hücreler tekrar süspansiyon çıkarın.
- Kalıcı bir 28 ile 0.5 ml şırınganın içine aspire hücre süspansiyonu ½ G iğne (önerilen: diğer markalar sorunlara yol gibi Kendall MONOJET), hiçbir hava sağlanması iğne al girersüspansiyon ile Ong.
- Steril folyo şırınga sarın ve kullanılıncaya kadar buz üzerinde saklayın.
2. İnsan Prostat Kanseri Hücrelerinin Ortotopik implantasyon
- Erkek 6-8 haftalık Balb / c atimik fareler kullanılır. Ameliyat için ideal bir fare vücut ağırlığı 19-21 g, ve farenin ameliyat öncesi en azından 18 g kadar büyümesi izin verilmelidir. Küçük hayvanlar teknik olarak daha zor çalışmasına vardır. Daha büyük hayvanlar, tümör büyümesi ve metastazın yavaş kinetik deneyim eğilimindedir. Hayvanlar, hayvan barınağında en az bir hafta önce hayvanlar stresi en aza indirmek için cerrahi olarak muhafaza edilmelidir. Deneysel tasarım bağlı olarak, ilaç tedavisi ameliyattan bir hafta başlayabilir.
- Hayvan tesisin talimatlarına göre ön cerrahi ağrısı ilaç enjekte edilir. Bir 1 ml şırınga bağlanmış bir 30 ½ G iğne kullanılarak 0.1 mg / kg vücut ağırlığı deri altından Buprenex önerilmektedir.
- Izofluran odasına hayvanlar koyun ve hayvanlar tamamen bir kadar bekleyinnesthetized. Kas tonusu hiçbir ayak refleks bu noktada mevcut olmalıdır. Bu yöntem tavsiye edilir, ancak uygun olmaması halinde, anestezi diğer yöntemler hayvan tesis talimatlarına göre kullanılabilir.
- Steril bir prosedür kaputun içine Izofluran odasının dışında hayvan taşımak. Burun konisi cihazın içine yerleştirin hayvan ve hayvan geçmeden önce tam anestezi altında olduğunu yeniden sağlamak.
- , Steril pamuk topları ile bir Betadinede fırçalayın ile alt karın bölgesi dezenfekte silin alkol ile silin, ve Betadinede çözüm ile son sprey. Kurumasını bekleyin.
- Steril bir bisturi bıçağını veya keskinleştirilmiş steril cerrahi makas, yaklaşık 3-4 mm'lik bir düşük orta hat karın ya da insizyon kullanılarak yapılır. Yavaşça forseps kullanarak mesane kaldırın ve prostat ventral lobu belirlemek. Bu iki lobları doğrudan mesane altında yer almaktadır. Bazı fareler yavaşça steril pamuklu çubuk kullanarak kenara taşınmış olabilir prostat kaplayan yağ küçük bir katman olacak. Minimize tüm organların hareketi ve kas mümkünse.
- Sızıntısını en aza indirir ve küçük bir kabarcık görülmektedir sağlanması, prostat bezine 20 ul hacmi, hücre enjekte çözüm.
- Mesane değiştirin ve basit bir kesintiye desen 4.0 emilebilir vikril monofilament sütür kullanarak kas tabakası kapatın.
- Steril 9 mm zımba kullanılarak deri tabakası kapatın.
- Uyanık ve normalde hareketli kadar izofluran anestezi hayvan çıkarın ve monitör. Iyileşme döneminde ısıtma yastığı yerleştirin.
- Birden ameliyatları% 70 etanol ile ameliyatları, temiz, tüm araçlar arasında yapılan ve bir cam boncuk sterilizatör kullanılarak sterilize ediliyor ise. Araçlar yanında hayvan önce tamamen soğumasını bekleyin. Sütür, pamuk topları, ya da steril bezlerden tekrar etmeyin.
3. Hayvanlar İzleme
- Hayvan tesisin talimatlara göre ağrı kesici ilaç yönetmek. 1 mg / kg vücut ağırlığı u da deri altı Meloksikam bir doz 4 saat ameliyat sonrası tatbikbir 1 ml şırınga bağlanmış bir 30 G iğne ½ şarkı, önerilen ek bir doz bir sonraki 48 saat boyunca her 12-24 saat takip edilir.
- Yara iyileştikten sonra Staples hayvanlar 7-10 gün ameliyat sonrası kaldırılabilir.
- Hayvan ağırlığı, gıda tüketimini izlemek ve deney bitimine kadar haftada iki kez tümörler için fareler palpe. Tümörler belirgin tümör yükü ya da baskı altında hayvanlara kontrol etmek için görünür olunca her gün kadar sıklığını arttırın. Primer tümörler idrar akışını engelleyebilir bu modelden Erken ölüm, büyük bir primer tümör yükü nedeniyle, bu yüzden daha büyük% 15 vücut ağırlığına veya 1,5 cm'lik bir çapa ulaşan bir primer tümör kaybı ile herhangi bir hayvan hemen otopsi olmalıdır idrar tıkanıklığı ve hayvan ölümleri önlemek.
- Hayvan ortamının ek zenginleştirilmesi için ihtiyacı için izleme. Cerrahi stres hayvan sürtüşmenin artırır. Bir yerine ve ek davranış kafes başına iki plastik kulübe ilavesial zenginleştirme bu olayları azaltabilir. Hayvanların en yerleştirilmiştir tesisinde mevcut veteriner personeli seçenekleri ile tartışın. Onlar gözleri tahriş edebilir gibi farelerin bu gerginlik üzerine kirpik eksikliği göz önüne alındığında, kulübe ve kağıttan yapılmış zenginleştirme tavsiye edilmez.
4. Otopsi İşlemleri
- 4-6 hafta sonra, tümörler tamamen belirgindir ve hayvanların artan tümör yükü kilo kaybetmeye başlar. Tümörler genelde elle muayene ve / veya görsel olarak belirgin olabilir. Otopsi bu noktada yapılmalıdır. Bir 1 ml şırınga bağlanmış bir 30 ½ iğne kullanılarak 260 mg / kg vücut ağırlığı Nembutal bir intraperitoneal enjeksiyon yapın ve hayvanlar herhangi bir ayak refleks veya kas tonu mevcut olan, tam olarak bilinçsiz hale gelmesini sağlar.
- Hayvan steril cerrahi makas veya bir bisturi bıçağını kullanarak, anestezi sonra, hayvanın tarafındaki koltuk altına dikey olarak, daha sonra yatay doğrudan göğüs kafesinin altında hayvanın gövdesi boyunca kesilmiş, Kalp maruz. Hayvandan mümkün olduğu kadar kan alınarak, pıhtılaşmayı önlemek için DPBS içinde% 4 sodyum sitrat ile yıkanmış, 1 ml şırınga bağlanmış bir 30 G iğne kullanılarak ½ bir terminal kardiyak ponksiyon yapın.
- Cerrahi makas veya bir bisturi ile kesilerek trakea hayvandan ciğerleri çıkarın ve hemen bir doku kültürü kaseti içine ve% 10 formalin içine koyun.
- Tek tümöre bağlı herhangi bir kan damarları kesme ve bu vas deferens veya seminal vesiküller gibi herhangi bir ek organları sağlanarak hayvandan birincil prostat tümörü bağlıdır.
- Tümörün ağırlığı ve boyutunu kaydedin. Bir laboratuar ölçeğinde gram olarak tümör ağırlığını ölçün. Kumpas kullanarak, santimetre olarak tümörün en uzun çapı uzunluğunu ve karşılık gelen dikey ekseni ölçer. Tümör boyutu elde etmek için bu değerleri çarpın. Kullanım amacına bağlı olarak, hemen sıvı nitrojen ve / veya yerine de dondurma oturtun% 10 formalin içine bir doku kasetine.
- Sağlam femur tutmak için dikkatli olmak, cerrahi makas veya neşter, ve ayırma bacak eklemleri ile kalça ve diz eklemleri Açığa. Hayvandan femur çıkarın ve steril tuzlu su içine koyun.
- Başka herhangi bir organ veya ilgi malzemeleri edinmek ve enstitünün talimatlarına göre hayvanın imha. Özellikle, bölgesel lenf düğümleri, metastaz var eğilimindedir onları barındıran, büyütüldüğünde olma eğilimindedir, ve hasat edilebilir. Bu cerrahi işlem nedeniyle hidrostatik basınç değişiklikleri etkilenebilir Ancak, dikkat edilmelidir.
5. İşleme ve Akciğer Doku Örnekleri immün
- PBS içinde% 10 formalin içine doku verme 24-48 saat içinde, parafin içine gömmek akciğer.
- Bölüm 2-3 bitişik 4 mikron akciğer doku kesitleri alarak 45 mikron adım bölümlerde akciğerler.
- GFP pozitif hücreler kullanılmıştır (önerilen), immun boyama yapmakGFP için. Değilse, standart hematoksilen ve eozin (H & E) lekeleme gerçekleştirin.
Not: Invitrogen'den GFP antikor ile birlikte Dako Envision + Kiti, üreticinin talimatlarına uygun olarak başarıyla kullanılmıştır, ancak bu bir immünohistokimya prosedüre değiştirilebilir.
- Kör bir şekilde metastaz skor. GFP pozitif ise, tümör hücreleri, büyük ve farklı çekirdek sahip olmanın yanı sıra, kahverengi leke olacaktır. İlk puanlama metastaz, doğru puanlama sağlamak ve bağışıklık hücrelerini infiltre tümör hücrelerinin varlığını teyit değil, H & E boyalı akciğer dokusu kullanmak için bir patolog başvurulmalıdır.
6. Kan ve Kemik İliği gelen dolaşan tümör hücrelerinin tanımlanması
- 1,5 ml santrifüj tüpüne otopsiden toplanan kan ekleyin. 800 x g santrifüj 5 dak.
- Plazma çıkarın ve 1 ml ACK Lysis Buffer (154,95 mM amonyum klorür, 9,99 mM potasyum bikarbonat, eklemeNate, 0.0995 mM EDTA). Kan oda sıcaklığında 3-5 dk bekletin.
- 800 x g santrifüj 5 dak.
- Süpernatantı ve hücre kültür ortamı antibiyotik içeren 1 ml ekleyin. Hücre kültür ortamı içinde 9 ml ihtiva eden bir şişeye T75 hücreleri ekleyin.
- Her gün, 2-3 kapalı zaman eğrileri varlığı kontrol, 10 gün boyunca% 5 CO2 içeren nemli bir atmosferde 37 ° C 'de kültür hücreleri.
- Kemik iliği için, bir makas, jilet veya neşter kullanılarak femur tüm kas dokusu kaldırmak. Mümkün olduğunca yakın uçlarına, kemik uçlarını çıkarın.
- 23 ¾ G iğne kullanarak, yavaşça bir 1.5 ml santrifüj tüpüne femur kemik iliği çıkarır.
- Hücre kültür ortamı, 1 ml ekle ve hafifçe karıştırmak için iyi pipetle.
- Hücre kültür ortamı içinde 9 ml ihtiva eden bir şişeye T75 hücreleri ekleyin.
7. Tümörlerinde Moleküler Karakterizasyonu
- Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) için, tahlils, sıvı azot içinde dondurulmuş ek olan tümör örnekleri önce kuru buz üzerinde toz haline getirildi ve daha sonra, 1 ml Trizol ile 3-5 dakika boyunca, bir doku homojenleştirici kullanılarak homojenize edilir. TRIzol ekstraksiyon, üretici talimatlarına göre gerçekleştirilir. Üreticinin talimatlarına göre RNeasy RNA izolasyon kiti kullanılarak RNA arındırın. CDNA sentezi gerçekleştirme ve kantitatif gerçek zamanlı, üreticinin talimatlarına uygun olarak TaqMan reaktifler kullanılarak PCR (qRT / PCR) kullanılması tavsiye edilir, ancak şu anda kullanılan herhangi bir PCR yöntemi için modifiye edilebilir.
- , PBS (137 mM NaCl, 10 mM Na-fosfat, 2.7 mM KCl),% 0.5 Triton X-100, 1 mM EDTA: Western blot analizi için, liziz tamponu 1 ml 3-5 dakika boyunca, bir doku homojenleştirici kullanılarak dokular homojenize 2.5 mM sodyum pirofosfat, proteaz inhibitör kokteyli, fosfat inhibitörü kokteyl, 2 ve 3, 10 mM sodyum fluorür, 1 mM sodyum ortovanadat ilavesi ile 1 mM β-gliserofosfat,. Hücre lizatı karışımı, 1,5 ml santrifüj tüpüne yerleştirilmiştir.
- Sent13,000 x g de 10 dakika boyunca rifuge hücre lisatı bir karışım.
- Yeni bir 1.5 ml santrifüj tüpüne süpernatan ve yer çıkarın ve 13000 x g ile 10 dakika boyunca tekrar santrifüje tabi tutulur. Hücre artıkları hala mevcut olan, diğer bir santrifüjleme aşaması gerçekleştirilebilir.
- Süpernatant kaldırmak ve normal laboratuar koşullarında başına bir Western lekesini gerçekleştirin.
Representative Results
Bu deney için, bu cerrahi prosedürler sırasında elde edilen farelerin temsil eden bir grup göstermektedir. Beş fareye, bir kontrol vektörü içeren GFP-pozitif PC3-M hücreleri ile implante edilmiştir. Tümörler, altı hafta boyunca büyümeye bırakılmıştır ve sonra da birden fazla parametreleri değerlendirildi. Şekiller 1A ve 1B olarak, sırası ile, vücut ağırlığına ve farelerde gıda tüketimi değişimi gösterir. Nedeniyle anestezi vücut ağırlığı ve cerrahi tarihin çevresinde gıda tüketiminde küçük bir dip var. Deney sırasında, vücut ağırlığı yavaşça ameliyat sonrası arttırır, ve daha sonra bir tümör kritik seviyeye ulaştığında deney sonuna doğru azalmaya başlar. Bu durum, bu farelerde gıda tüketimi ile eşleştirilir.
Şekiller 2A ve 2B'de, elde edilen temsili tümör büyüklükleri gösterilmektedir. Bireysel tümör boyutları değişir, ama ortalama olarak biz yaklaşık 1 gram tümörleri ulaşmak, birlikte0.5-1.5 cm2 normal bir varyans ile 0,5-1,5 g ve 1 cm2 bir tümör boyutu arasında normal varyans. Tümörlerin boyutu değişir rağmen, bunlar bu yazıda ve daha önce yayınlanmış eserleri 10 hem gösterilmiştir çıkan metastaz sayısı ile ilişkili değildir. Bununla birlikte, bu model, bir ilaç tedavisi veya tümör ağırlığı ve büyüklüğü ile moleküler değişikliklerin etkisini belirleyebilir. Deney için uygun bir nokta olduğu zaman, bu modelde, önemli bir husustur. Şekiller 2C ve 2D olarak, kararlı bir şekilde 4 hafta GFP ve bir kontrol vektörü ile transfekte edilen PC3 belirli bir M-hücre hattı ve 6 hafta sonra tümör ağırlığı ve tümör boyutunda değişiklik gösterir. Son iki hafta içinde, ortalama tümör ağırlığı 2,7 kat, ve tümör boyutu 1.9 kat artmıştır. Bu deney 1-2 ekstra hafta eklenmesi dramatik sonuçlarını etkileyebilir gösterir. Faktörler de dahil olmak üzere çok sayıda tümörlerin büyümesini değiştirebilir gibiGörünür tümörler farelerin çoğunda gözlemlenen kadar hastanın yaşı ve boyutu vs farelerin, hücre geçişleri sayısı, biz deneyler sonlandırma değil tavsiye.
Şekiller 3A-3C'de, metastazların sayısı üç farklı şekilde ölçülür. Şekil 3A'da, GFP-pozitif insan PCa hücrelerinin toplam sayısı temsil edilmektedir. Şekil 3B'de, cep lokus ya da metastatik yatakları mevcut konumların sayısı gösterilmektedir. Son olarak, Şekil 3C'de, ayrı metastaz sayısı 5 ya da daha fazla GFP-pozitif insan PCa hücreleri gösteren hücrelerin net bir şekilde bağlanmış bir grup tarafından tanımlandığı gibi, gösterilir. Bu, farklı koşullar içinde Örnek resim Şekiller 4A-4D 'de gösterilmiştir. Şekil 4A, 40x büyüklükte bir tek hücre bir ok ile vurgulanır. Kahverengi lekelenme ve büyük ayrı çekirdek edin. H & E boyaması kullanılarak boyandı bir kısmı komşu akciğerGFP olmadan onaylayan, Şekil 4B'de gösterilmiştir, kanser hücrelerinin tespiti hala kolayca başarılabilir. Bu fotoğraf 40x büyüklükte alınır ve hücre bir okla vurgulanır. Şekil 4C, 10x büyüklükte hücre sayısını değişen çeşitli loci gösterilir ve her nokta, bir ok ile vurgulanır. . Son olarak, Şekil 4D 'de, 10 hücre metastatik depozito gösterilmiştir. Bu yöntemler etkileyen nasıl veri Fare 1 ve Fare 3 farklılıklarla gösterilmiştir. Fare 1 akciğer Bölüm başına 700 hücre ortalama olarak Fare 3 ile karşılaştırıldığında, akciğer Bölüm başına 21.5 hücre bir ortalama ile, akciğer total hücre düşük bir sayı vardır. Ancak, Fare 3 daha az loci, ya da hücreler Fare 1'den mevcut yerleri vardır. Mouse 3 metastaz nispeten az siteler var, ama alan başına hücre sayısı nedeniyle çok büyük birkaç hücre sayısı metastazları loci başına 82 hücreleri çok yüksek. Buna karşılık, Fare 1 daha benzersiz loci, ancak önemli ölçüde f varkonum başına iki hücre sadece bir ortalama konum başına ibrik hücreleri. Bu farklı parametreler akciğer ve büyümeye ve çoğalmaya başlar kabiliyetine kaçakçılığı hücrelerin kinetik ışık tutabilir.
Ayrıca, Şekil 3D, biz dört ila altı hafta karşı nekropsileri farelerde akciğer başına toplam metastatik hücrelerde değişiklikler göstermektedir. Şekiller 2C ve 2D de tarif edildiği gibi, önemli bir değişiklik bir denemenin son iki hafta içinde tümör ağırlığı ve büyüklüğü gözlenir. Bu Şekil 3D değinmeyecek. 6 hafta farenin değerlendirilen tüm farelerde metastatik hücrelerinin gösterdi Dört hafta nekropsileri fareler, metastatik gelişme gösterdi. Bu da fareler nekropsileri metastaz oluşumu oluştu sağlamak için bir geç evre bitiş gerçekleştirilir sağlanmasının önemini ortaya koymaktadır.
Bu modelde, ilave bir ölçüm içinde meydana moleküler değişikliklerdir primer tümör. Şekiller 5A-5C ise üç örnek qRT / PCR deneyleri, metastatik ilerlemesinde ilgi genleri üç ölçüm göstermektedir, matris metaloproteinaz tip 2 (MMP-2), matris metaloproteinaz 9 türü (MMP-9), ve ısı şok proteini 27 (Hsp27) sırasıyla. QRT / PCR ile ölçülmüştür ilgi duyulan herhangi bir gen, bu teknik kullanılarak tespit edilebilir. Buna ek olarak, protein düzeylerinin Western blot prosedürler kullanılarak tayin edilebilir.
Şekil 1. Gözlenen vücut ağırlığı ve hayvanlarda besin tüketimi. Gram olarak AB) vücut ağırlığı ya da gram olarak gün başına her fare için ortalama besin tüketimi, deney boyunca kaydedildi ve A olarak gösterilir) ve B) ile ilişkilendirilir.
fig2highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50873/50873fig2.jpg "/>
Şekil 2. Tek tek ve gruplar halinde farelerde tümör boyutu ve tümör ağırlığı. Beş temsili kontrol farelerinin ve altı hafta sonunda beş farelerin ortalama kare santimetre olarak gram ve tümör boyutunda AB) Tümör ağırlığı A olarak gösterilir) ve edilmiştir B) 'dir. CD) gram olarak tümör ağırlığı arasında bir karşılaştırma Farelerin gruplar arasında kare santimetre tümör boyutu, dört ve altı hafta nekropsi. büyük rakam görmek için buraya tıklayın .
Şekil 3,. Metastatik bireysel yayılmış ve farelerin grupları. AC) ortalama metastatik spread beş tek tek farelerden ve 5 + hücreleri tarafından tanımlanan hücre toplam (A), olarak metastatik hücrelerin yerle (B) ya da metastaz ya da ayrı olarak temsil altı hafta sonunda beş farelerin ortalama akciğer Bölüm başına açıkça tanımlanmış bir küme (C). D) fareler arasında fare başına akciğer Bölüm başına metastatik hücrelerin ortalama sayısının karşılaştırılması dört ve altı hafta nekropsi. büyük rakam görmek için buraya tıklayın .
Şekil 4. Akciğer metastazı Temsilcisi görüntüler. A) 40X amacı An bireysel GFP pozitif akciğer hücre) bir ok. B ile vurgulanır bir komşu akciğerH & E boyama. C'nin altında aynı hücreyi gösteren A bölümü)) hücreler. D değişen sayılarda) açıkça bir grup olarak tanımlanan 10 kanser hücrelerini içeren 10X objektif One ayrı metastazı içeren yedi ayrı loci ile 10X objektif One akciğer bölüm.
Şekil 5,. Ilgi çekici üç metastatik genlerinin PCR analizi. QRT / PCR, altı hafta sonra farelerden toplanan tek tek tümör numunesi üzerinde gerçekleştirilmiştir. MMP-2 (A) Bağıl mRNA transkript düzeyleri, MMP-9 (B), ve Hsp27 (C), GAPDH'ye normalize ölçülür. büyük rakam görmek için buraya tıklayın .
Discussion
Bu yazıda, insan PCa'nın metastaz yeni fare modeli sağlar. Bu modelde, insan hücre çizgileri PCa PC3-M orthotopically 4-6 hafta boyunca gelişmeye bırakıldı Balb / c atimik farelerde ve tümör prostat doğrudan implante edilir. Temsilci sonuçlar bölümünde, fare ağırlığı ve yiyecek tüketimi, tümör boyutu ve ağırlığı, tümör moleküler özelliklerinin ve akciğere ayrı metastaz oluşumu da dahil olmak üzere elde edilebilir veri, örneklerini göstermektedir. Ayrıca, ek çıkışları geniş bir yelpazede özel bir araştırma çıkarlarına bağlı olarak ele alınabilir. Bir örnek, kan ve kemik iliği için kapalı zaman eğrileri varlığıdır. Kapalı zaman eğrilerinin nispeten nadir bir olay (biz kontrol hayvanlarının yaklaşık% 5-20 olarak CTCS gözlemlemek) gibi, bu deneylerde beş farelerin hiçbiri CTCS geliştirdiği sürpriz değildi. Bizim laboratuvar da nükleer hücre morfolojisi ölçerek hücresel yapışma değişiklikleri belirlemek için bu modeli kullandıprostat dokusu 10. Biz de Ki67 ve prostat tümörünün 14 TÜNEL boyama kullanılarak primer tümör çoğalması ve apoptoz durumunu değerlendirmek için bu modeli kullandık.
Elde edilebilir veri çıkışları çok çeşitli ek olarak, bu model her iki protein ifadesindeki değişiklikler gibi küçük moleküllü terapötik etkilerini belirlemek için kullanılabilir. Insan PCa'nın metastaz çok spontan ve uyarılmış modelleri ile karşılaştırıldığında, sadece 4-6 hafta yüksek bir gerçekleştirme süresi var. Böyle kuyruk ven veya intercardiac enjeksiyon modelleri gibi yüksek bir gerçekleştirme süresi ile diğer modellerde, dolayısıyla tamamen klinik metastatik kaskad yansıtan değil, hiçbir primer tümörün sınırlamaları vardır. Bizim modelde, tümör hücreleri, kökeni birincil sitesine kaçış girin ve dolaşım sistemi hayatta ve bir ikincil site içine implant gerekir. Bu protein ifadesinde, terapötik bir müdahale veya değişiklik bir etkisi teslim hangi ek adımları sağlar. Ilavesirak, primer tümörün varlığı gibi lusiferaz-tabanlı IVIS 16-17 gibi yeni görüntüleme teknolojileri bu modelin kolay uygulama için izin vermelidir.
Bu modelin faydaları çok çeşitli olmasına rağmen, dikkate alınması gereken birkaç sınırlamalar da vardır. Çalışmaların giderek artan sayıda tümör mikro-ve metastaz 18 gelişiminde bağışıklık sisteminin önemini göstermektedir. Bu modelde, bir atimik dolayı kemirgen kullanımına, bağışıklık sisteminin etkilerini değerlendirmek için yeteneği mümkün değildir. İkinci bir kısıtlama PC3-M hücrelerinde, androjen tepki eksikliğidir. PCa'nın ilk teşhis edilmesi üzerine, hastalar sıklıkla ilk basamak tedavi olarak androjen tedavisi uğrayacaktır. Ancak hastalar en sonunda androjen dayanıklı ve tümörlerin yeniden büyümeye başlar olacaktır. PC3-M hücreleri androjen reseptörü eksikliği gibi, bu model sadece post-androjen dayanıklı c üzerinde ilaç tedavisi veya protein modülasyon etkilerini ölçenancer. Bu bir sınırlama olmasına rağmen, androjen duyarlı PCa'nın şu anda iyi yönetilebilir ve etkili tedavi seçenekleri bir çeşitlilik vardır ve böylece androjen dirençli kanser okudu daha belirgin hale gelmiştir. Bu model aynı zamanda, özellikle fare değişkenliğe fare en aza indiren, farelerin bir inbred soy kullanır. Bununla birlikte, bu suş kliniğe bu verileri ekstrapolasyon zaman alınması gerektiğini ve böylece bakım, özellikle proteinler ya da küçük moleküllerin özellikle duyarlı olabilir.
Bu modeli 4-6 hafta hızlı bir gerçekleştirme süresi içinde ilaç etkinliğini etkili bir ölçüm sağlar rağmen, bu dikkate uzun vadeli ilaç dozaj etkileri alamazlar. Birçok mevcut tedaviler uzun süreli temastan sonra, hastalar ilaca dirençli kanserlerde yıllar sonrası tedavi ile geri dönebilir. Bu tekniğin bir hızlı dönüş tedaviye dirençli olmak için bir tümörün yeteneğinin etkili modellenmesi için izin vermez. Bununla birlikte, bu eski modülasyonu ileperiment, tedaviye dirençli insan prostat kanser hücreleri implante edilebilir ve PCa, tümör büyümesi ve metastazının önlenmesi ikinci nesil terapötik etkinliği modellenebilir. Bir grup zamanla bir primer tümör moleküler değişiklikleri incelemek için çalışıyordu, ayrıca, bu tür TRAMP model olarak daha uzun vadeli bir model olasılıkla bu çalışmalar için daha etkili olacaktır.
Bu modelin bir diğer sınırlama sadece lenf düğümleri ve hayvanların akciğerlerine farklı metastaz yayılması olduğunu. İnsan sıcak otopsi çalışmaları 19 ile gösterildiği gibi, bu sitelerin her ikisi de, metastaz sık ve klinik olarak ilgili bölgelerdir. Bununla birlikte, klinik olarak kemik metastazı insan PCa önemli bir özelliği teşkil eder ve bu nedenle bu modeller yansıtan ilgi çekmektedir. Ne yazık ki, bu kuyruk damarından, intercardial enjeksiyon veya doğrudan emplantasyon olmadan kemik metastazı gösteren çok az modelleri ile, bir fare modelinde özetlemek zordurkemiğe 20. Kemiğe hedefleyen anahtar deneysel önem taşımaktadır Bu nedenle, başka bir modeli daha etkili olabilir. Bununla birlikte, bu örnek, kemik iliği, tümör hücrelerinin, dolaşımdaki şeklinde kemik trafik bir ölçüde sağlamaktadır.
Bu kısıtlamalara rağmen, bu tekniğin insan PCa'nın güçlü bir modeldir. Kısa gerçekleştirme süresi içinde primer tümör gibi metastatik oluşumu hem de etkilerini ölçmek için yeteneği uygulamalar geniş bir yelpazede sunar. Bu modelde, hücre, birincil organı kaçış girerek kan hayatta ve bir ikinci site implant, insanlarda süreci yansıtan gerekir. Primer tümörün moleküler özelliklerinin ek ölçüm, hücre morfolojisindeki değişiklikler ve dolaşan tümör hücrelerinin varlığı, bir modelden gelen bir bilgi geniş nefes sağlar. Bu prosedür, ilaç keşfi bağlamında hem de tümör biyolojide değişiklikleri incelemek için de kullanılabilir.
Disclosures
Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.
Acknowledgments
Bu çalışma RCB'ye, CA122985 ve Prostat SPOR CA90386, ve JMP, NIH T32 AG000260 "Yaş-İlgili Hastalıklarda İlaç Keşfi Eğitimi" ve Walter S. Ve Lucienne tarafından Sağlık (NIH) Ulusal Enstitüleri hibe tarafından desteklenmiştir Northwestern Üniversitesi Yaşam Bilimleri Arboretum Yüksek Lisans Programı. Biz de Northwestern Üniversitesi'nde Fare fenotipleme ve Histoloji Laboratuvarı ve Patoloji Çekirdek Tesisi teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| 1 ml Syringe, Tuberculin, Slip-Tip | Becton Dickinson | 309659 | |
| 23 G 3/4 Precison Glide Needle | Becton Dickinson | 305143 | |
| 30 G 1/2 Precision Glide Needle | Becton Dickinson | 305106 | |
| Alcohol Wipes | Triad | 10-3001 | |
| Autoclip Applier, 9mm, Stainless Steel | Becton Dickinson | 427630 | |
| Clips, 9mm | VWR | 15431-673 | |
| Convertors Polyline Towel (Sterile) | Cardinal Health | 3520 | |
| Cotton-Tipped Applicators, 6 inch, Sterile, Wooden Shaft | Fisher | 23-400-125 | |
| Curad Sterile Cotton Balls | VWR | 500043-544 | |
| Derf Needle Holder, Integra Miltex, 121 mm (4 3/4") | VWR | 95039-192 | |
| Duraprene SMT Sterile Neoprene Powder-Free Surgical Gloves | Cardinal Health | 2D72PN70 | |
| Germinator 500 | Cell Point Scientific | SN 7030 | |
| Kendall Monojet Needles, 1/2 cc syringe with permanent 28 G 1/2 needle | Tyco | 1180528012 | |
| Medium Heating Pad | VWR | 100229-094 | |
| Merit Iris Scissors, Sklar, 11.4 cm (4 1/2") | VWR | 94000-000 | |
| Metric/English Vernier Caliper | VWR | 19155-057 | |
| PDS*11 Violet Monofilament Sutcher 4-0, 27" | Ethicon | Z304H | |
| VetEquip Inhalation Anesthesia System | Contact Your Animal Facility for Availability | ||
| VWR Premium Tissue Cassettes | VWR | 18000-010 | |
| VWR Specimen Forceps, Serrated, Straight, 114 mm (4 1/2") | VWR | 82027-440 | |
| Reagents | |||
| Betadine Surgical Scrub | Fisher Healthcare | 19-027132 | |
| Buprenex | Controlled Substance - Obtain from Animal Facility | ||
| Dako DAB + Chromagen | Dako | K3468 | |
| Dako Envision + System HRP-Labeled Polymer, Anti-Rabbit | Dako | K4003 | |
| Dako Envision Kit Protein Block | Dako | X0909 | |
| Formalin | VWR | 95042-908 | |
| GFP Antibody | Invitrogen | A11122 | |
| Hematoxylin | Mayer | MH580-2.5L | |
| Meloxican | Obtain from Animal Facility | ||
| Nembutal | Controlled Substance - Obtain from Animal Facility | ||
| Rneasy RNA Isolation Kit | Qiagen | 74104 | |
| Sterile Saline | Obtain from Animal Facility | ||
| Taqman Reverse Transcription Reagents | Life Technologies | N8080234 | |
| TaqMan Universal PCR Master Mix | Life Technologies | 4304437 | |
| Trizol | Invitrogen | 10296 | |
References
- Jemal, A., et al.
- Shappell, S. B., et al. Prostate pathology of genetically engineered mice: definitions and classification. The consensus report from the Bar Harbor meeting of the Mouse Models of Human Cancer Consortium Prostate Pathology Committee. Cancer Res. 64, 2270-2305 (2004).
- Rangarajan, A., Weinberg, R. A. Opinion: Comparative biology of mouse versus human cells: modelling human cancer in mice. Nat. Rev. Cancer. 3, 952-959 (2003).
- Pollard, M. Lobund-Wistar rat model of prostate cancer in man. Prostate. 37, 1-4 (1998).
- Gingrich, J. R., et al. Androgen-independent prostate cancer progression in the TRAMP model. Cancer Res. 57, 4687-4691 (1997).
- Gingrich, J. R., et al. Metastatic prostate cancer in a transgenic mouse. Cancer Res. 56, 4096-4102 (1996).
- Yang, M., et al. A fluorescent orthotopic bone metastasis model of human prostate cancer. Cancer Res. 59, 781-786 (1999).
- Wu, T. T., et al. Establishing human prostate cancer cell xenografts in bone: induction of osteoblastic reaction by prostate-specific antigen-producing tumors in athymic and SCID/bg mice using LNCaP and lineage-derived metastatic sublines. Int. J. Cancer. 77, 887-894 (1998).
- Dolman, C. S., et al. Suppression of human prostate carcinoma metastases in severe combined immunodeficient mice by interleukin 2 immunocytokine therapy. Clin. Cancer Res. 4, 2551-2557 (1998).
- Lakshman, M., et al. Dietary genistein inhibits metastasis of human prostate cancer in mice. Cancer Res. 68, 2024-2032 (2008).
- Messina, M. J., Persky, V., Setchell, K. D., Barnes, S. Soy intake and cancer risk: a review of the in vitro and in vivo data. Nutr. Cancer. 21, 113-131 (1080).
- Adlercreutz, H., Markkanen, H., Watanabe, S. Plasma concentrations of phyto-oestrogens in Japanese men. Lancet. 342, 1209-1210 (1993).
- Xu, L., et al. MEK4 function, genistein treatment, and invasion of human prostate cancer cells. J. Natl. Cancer Inst. 101, 1141-1155 (2009).
- Lakshman, M., et al. Endoglin suppresses human prostate cancer metastasis. Clin. Exp. Metastasis. 28, 39-53 (2011).
- Craft, C. S., Romero, D., Vary, C. P., Bergan, R. C. Endoglin inhibits prostate cancer motility via activation of the ALK2-Smad1 pathway. Oncogene. 26, 7240-7250 (2007).
- Lim, E., Modi, K. D., Kim, J. In vivo bioluminescent imaging of mammary tumors using IVIS spectrum. J. Vis. Exp. , e1210 (2009).
- Cordero, A. B., Kwon, Y., Hua, X., Godwin, A. K. In vivo imaging and therapeutic treatments in an orthotopic mouse model of ovarian cancer. J. Vis. Exp. , e2125 (2010).
- Buijs, J. T., vander Pluijm, G. Osteotropic cancers: from primary tumor to bone. Cancer Lett. 273, 177-193 (2009).
- Rubin, M. A., et al. Rapid ("warm") autopsy study for procurement of metastatic prostate cancer. Clin. Cancer Res. 6, 1038-1045 (2000).
- Singh, A. S., Figg, W. D. In vivo models of prostate cancer metastasis to bone. J. Urol. 174, 820-826 (2005).
