Summary
Un preclinico, modello murino di metastasi epatiche effettuato tramite una tecnica di iniezione hemispleen.
Abstract
Numerosi modelli murini sono stati sviluppati per studiare tumori umani e far progredire la comprensione del trattamento del cancro e di sviluppo. Qui, un preclinico, modello murino di tumore pancreatico di metastasi epatiche tramite un'iniezione hemispleen delle cellule tumorali pancreatiche murine singeniche è descritto. Questo modello riproduce molte delle condizioni cliniche in pazienti con malattia metastatica al fegato. Mice costantemente sviluppano metastasi nel fegato permettendo indagine del processo metastatico, testing terapia sperimentale, e la ricerca del tumore immunologia.
Introduction
Duttale del pancreas adenocarcinoma (PDA) è la quarta principale causa di decessi per cancro correlati negli Stati Uniti 1. La sopravvivenza a cinque anni per i pazienti con PDA metastatico è 2-12% 1. Anche se la chemioterapia adiuvante e neoadiuvante per il cancro del pancreas è oggi più efficace che mai, rimane ancora un disperato bisogno di nuove terapie.
Lo sviluppo di nuove terapie richiede modelli affidabili animali preclinici. Sebbene i modelli tumorali sottocutanei sono semplici da usare, svantaggi includono l'incapacità di questi tumori a metastatizzare e imitare la progressione del tumore e microambienti visto in tumori umani. Modelli geneticamente modificati, come il topo geneticamente modificato contenente Kras e p53 knock-in mutazioni oncogene (il modello KPC) 2 e il modello KPC con un lignaggio tracciante YFP (il modello PKCY) 3 consentono lo studio dei tumori presenti in natura in immunocompetetopi NT. Inoltre, il microambiente tumorale è inalterata e assomiglia più da vicino visto che nella progressione tumorale umano. Purtroppo, i tempi di sviluppo del tumore è variabile all'interno di questi modelli, che lo rende difficile studiare terapie sperimentali. Inoltre, retroincroci di questi topi richiede una notevole quantità di tempo e di impegno finanziario, che non è sempre fattibile. Infine, modelli murini di xenotrapianto PDA impiantati, esigono topi, che hanno modificato o microambienti tumorali assenti immunocompromessi. Di conseguenza, l'efficacia delle terapie sperimentali dimostrate in questi modelli preclinici spesso non sono riproducibili in studi clinici umani 4.
Questo modello murino hemisplenectomy utilizza cellule tumorali Panc02, che sono una, metilcolantrene indotta pancreas linea di cellule tumorali altamente cancerogeno derivato da C57BL / 6 topi 5, 6. Inoltre, altre linee cellulari PDA murine derivate dal microfono KPCe può essere utilizzato in questo modello. Schulick et al. Hanno già sviluppato una tecnica hemisplenectomy e creato un modello singenico topo delle metastasi del cancro al colon 7. Questo modello hemisplenectomy (Figura 1) offre costante e pari inoculazione del tumore nei topi immunocompetenti si presta alla ricerca di nuovi agenti terapeutici 7-10.
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Protocol
Tutti gli esperimenti sugli animali conformi alle linee guida della Cura e uso Comitato Animale dell'Università Johns Hopkins, e gli animali sono stati mantenuti in conformità con le linee guida dell'Associazione per la valutazione e l'accreditamento del Laboratorio Care (AAALAC). La procedura chirurgica viene effettuata in condizioni sterili in una sala operatoria che subisce un minimo di quindici ricambi d'aria all'ora. Tutti gli strumenti sono sterilizzati in autoclave prima della procedura e ancora con etanolo al 70% tra ogni mouse durante la procedura. Tutti i topi non si prevede di sopravvivere alla procedura chirurgica sono eutanasia in CO 2 per 3 min seguita da dislocazione cervicale mentre ancora sotto anestesia.
1 Cella Preparazione
- Risospendere le cellule in coltura Panc02 in tampone fosfato salino a 2 x 10 7 cellule / ml, e tenere su ghiaccio.
2 Preparazione del mouse
- Somministrare Ketamine (100 mg / kg) miscelato con xilazina (10 mg / kg) per via intraperitoneale a 8-12 settimane di età C57BL / 6 topi femmina in dosi frazionate.
- Verificare che la punta ritiro pizzico riflesso è abolito per assicurare che il mouse è completamente anestetizzato.
- Somministrare ulteriori dosi di ketamina (100 mg / kg) mescolato con xilazina (10 mg / kg) in quanto necessario per anestetizzare completamente i topi.
- Applicare Puralube Vet unguento per gli occhi dei topi per evitare l'essiccazione, mentre i topi sono sotto anestesia.
- Radere l'area chirurgica dei topi per evitare la contaminazione della ferita.
- Prep zona sottocostale sinistra della incisione con il 70% di etanolo e poi iodio.
- Posizionare un telo chirurgico intorno all'addome per mantenere la sterilità.
3. laparotomia
- Fare una incisione sottocostale sinistra in linea con l'orecchio sinistro attraverso la pelle e attraverso il peritoneo con un bisturi.
- Esprimere la milza attraverso l'incisione mediante l'applicazione simultanea p digitaleressione lungo gli aspetti craniali e caudali dell'incisione.
- Individuare i vasi sanguigni splenici all'estremità inferiore della milza.
- Dividere la milza mettendo due Horizon medie dimensioni clip Ligating nel centro della milza facendo attenzione a non danneggiare i vasi sanguigni splenici ai poli splenici.
- Inserire il polo superiore della milza indietro nel peritoneo per evitare la contaminazione.
4. Tumore iniezione
- Redigere 150 ml di tampone fosfato in un 26 G x 5/8 "siringa.
- Redigere 100 ml di Panc02 (2 x10 6 cellule) nella stessa siringa mantenendo la siringa in posizione verticale in qualsiasi momento durante l'iniezione.
- Immergere l'ago in una soluzione di etanolo al 70%. L'ago è immerso in etanolo al 70% per garantire la sterilità.
- Iniettare le cellule lentamente nel hemispleen esposto essendo che la siringa sia mantenuta in posizione verticale in ogni momento. Lo smusso della Syringe occorre rilevare in ogni momento attraverso la capsula splenica evitare iniettando le cellule sotto la milza. Un sbiancamento dei vasi sanguigni e milza deve essere osservato dopo l'iniezione.
- Elevare la milza e applicare uno medio Horizon fermaglio sotto la milza per occludere i vasi sanguigni splenici.
- Applicare una piccola clip Horizon per l'aspetto più distale del pancreas e dei vasi splenici.
- Legare il pancreas e vasi splenici dal hemispleen tagliando sopra le clip Horizon.
- Posizionare il mouse sul 'lato, e irrigare l'incisione con acqua distillata.
5. addominale Chiusura e recupero dall'anestesia
- Chiudere il peritoneo con un punto 4-0 in esecuzione.
- Applicare 2-3 clip della pelle per chiudere l'incisione cutanea.
- Somministrare 0,1 mg / kg di buprenorfina o di 5-10 mg / kg per via sottocutanea Carprofen per alleviare il dolore post chirurgico.
- Posizionare il mouse su una piastra elettrica per recOvery fino mobile e il mouse dimostra modelli di respirazione regolare. Gli animali vengono restituiti solo alla compagnia di altri animali dopo riprendersi completamente dalla procedura chirurgica.
6. Necropsy Esame e raccolta del Fegato
- Tra 30 e 60 giorni dopo l'intervento chirurgico, i topi cominciano a mostrare sintomi clinici di metastasi e richiederanno l'eutanasia. Segni di malattia metastatica che richiedono l'eutanasia umano includono addome allargata e lo sviluppo di ascite. Euthanize topi per inalazione di CO 2.
- Dopo l'inalazione, effettuare dislocazione cervicale.
- Dopo che l'animale è stato determinato per essere non reattivo, fare un'incisione attraverso il peritoneo per esporre l'addome con le forbici.
- Utilizzo di pinze e forbici, tagliare delicatamente il fegato fuori dell'addome.
- Mettere il fegato in OCT, e flash congelare con azoto liquido. Conservare il fegato a -80 ° C. In alternativa, il vivor può essere fissato in 16% formalina tamponata neutra a temperatura ambiente per 24 ore e incluso in paraffina.
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Representative Results
Cellule tumorali Panc02 iniettate nel hemispleen (Figura 1) metastasi epatiche in forma al 100% dei topi, mentre il polmone e metastasi peritoneali non vengono rispettate se la tecnica è eseguita correttamente. Questa tecnica è stata effettuata su oltre un centinaio di topi utilizzando cellule Panc02 in più, esperimenti indipendenti, e riproducibile, tutti i topi non trattati morire con metastasi epatiche tra i 30 e 60 giorni dopo la procedura hemisplenectomy (Figura 2). Per ottenere la significatività statistica tra i gruppi non trattati e trattati, dieci topi per gruppo sono necessari. Tuttavia, questo numero può variare rispetto alla linea cellulare e schema di trattamento utilizzato. Quando le cellule Panc02 vengono utilizzati in questo modello, multiple metastasi epatiche possono essere osservati su necroscopia (Figura 3).
Cellule tumorali KPC, che sono una linea singenico cellule tumorali pancreatiche derivate da topi transgenici che hanno tessuto-specifica Kras e p53 knock-inmutazioni 11, possono essere utilizzati anche in questo modello. Utilizzando queste cellule provoca metastasi epatiche simili (Figura 4). Tuttavia, quando si valuta formazione di metastasi epatiche utilizzando una linea cellulare differente, il numero di cellule iniettate deve essere aumentata gradualmente fino a che tutti i topi non trattati sviluppano metastasi epatiche. Panc02 cellule possono essere usate come controllo positivo per assicurare che l'intervento chirurgico è stato eseguito correttamente. È importante sottolineare che, mentre la portata della formazione di metastasi epatiche e la sopravvivenza può variare a seconda della linea cellulare utilizzata, entro un esperimento, tutti i topi non trattati sviluppano metastasi epatiche in un peso simile e muoiono a causa di queste metastasi riproducibile entro un breve periodo di tempo. Pertanto, la normalizzazione della massa tumorale con l'ecografia non è necessaria quando si utilizza questa tecnica.
La mancata indurre risultati metastasi epatiche in un normale fegato che appare su autopsia, che potrebbe indicare che la procedura non è stata eseguita correttamente. Tuttavia, non è riuscito o delayed formazione di metastasi può provocare a seguito di trattamento con le terapie che sopprimono o inibiscono la crescita metastatica (Figura 5), con conseguente sopravvivenza prolungata. Pertanto, questo modello può essere utilizzato per valutare gli effetti di vari agenti terapeutici sulla crescita tumorale e la formazione di metastasi.
Poiché è tecnicamente possibile valutare il fegato da ultrasuoni, un piccolo animale ultrasuoni (Figura 6) 12 può essere utilizzato per valutare la formazione in vivo di metastasi nel fegato. Inoltre, la formazione di metastasi può essere ulteriormente esaminata dal istopatologia seguente necroscopia (Figura 7).
Figura 1 Schema del modello hemisplenectomy, utilizzatoper creare metastasi epatiche pancreatiche con cellule tumorali Panc02.
Figura 2. sopravvivenza Rappresentante di C57BL / 6 topi dopo aver subito Panc02 hemisplenectomy il giorno 0 è mostrato nella curva di Kaplan-Meier (n = 10). Topi iniettati con cellule tumorali Panc02 in questo modello moriranno tutti tra i 30 ei 60 giorni dalla procedura se le terapie anti-neoplastiche non sono amministrati.
Figura 3 esame lordo del fegato dopo l'iniezione di cellule Panc02 nel hemispleen rivela metastasi epatiche (indicated dalle frecce). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 4. esame lordo del fegato dopo l'iniezione di cellule tumorali hemispleen KPC nel hemispleen rivela metastasi epatiche (frecce nere) che sostituiscono il parenchima epatico normale (freccia bianca). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Figura 5 esame lordo del fegato dopo un intervento terapeutico efficace. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 6 ecografia epatica con un Vevo 660 piccolo animale ultrasuoni su un mouse con una grande lesione metastatica nel fegato (freccia nera) seguendo la procedura hemisplenectomy. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Figura 7 colorazione H & E di paraffina metastasi epatiche formate da cellule Panc02 nel modello hemisplenectomy. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Questo modello murino preclinico del pancreas metastasi del cancro al fegato tramite una tecnica di iniezione hemispleen è il primo modello descritto che rispecchia molte delle condizioni cliniche e immunologiche dei pazienti con malattia metastatica al fegato. Questo modello offre diversi vantaggi rispetto ad altri modelli murini. In primo luogo, a differenza dei modelli transgenici di cancro al pancreas in cui solo il 30% dei topi sviluppano metastasi al fegato e la tempistica della formazione di metastasi è abbastanza variabile, questo modello offre il vantaggio di ottenere costantemente metastasi al fegato nel 100% dei topi in un tempo uniforme, consentendo ai ricercatori di studiare la malattia metastatica in questa impostazione. Inoltre, questo modello mantiene un hemispleen ingenuo per permettere sangue periferico analisi immunitario in un modello riproducibile. Inoltre, in assenza di terapie anti-neoplastiche, topi muoiono a progressione tumorale in un punto temporale coerente a seconda del carico iniziale del tumore e la sopravvivenza è coerenteda un esperimento all'altro. Infine, questo modello ha una varietà di applicazioni, tra cui lo studio delle metastasi epatiche 13, tumore immunologia 10, e la sperimentazione terapia sperimentale 9.
I passaggi critici di questa tecnica sono la preparazione sospensione cellulare, l'iniezione delle cellule tumorali, il posizionamento delle clip Horizon, e il posizionamento delle clip cutanee. Per garantire un intervento chirurgico di successo ed evitare potenziali inclinazione dei risultati, le seguenti modifiche delle fasi critiche possono essere necessari. In primo luogo, durante la preparazione della sospensione di cellule, è imperativo che una singola sospensione di cellule essere ottenuta iniettata nel hemispleen. Aggregazione Minori di cellule tumorali si occludono i vasi splenici e provocare la morte prematura durante l'intervento chirurgico. Ciò può essere evitato risospendere le cellule in un agente declumping e preparando ogni siringa per iniezione immediatamente prima dell'iniezione. Inoltre, durante la preparazione dellasiringa, è imperativo che le cellule non si mescolano con il tampone fosfato a filo. Ciò può essere ottenuto prima stesura della soluzione salina tamponata con fosfato e quindi molto lentamente elaborare le celle per evitare miscelazione, mantenendo la siringa in posizione verticale in ogni momento. In secondo luogo, durante la fase di iniezione di cellule tumorali, la smussatura della siringa deve essere osservato in ogni momento attraverso la capsula splenica evitare iniettando le cellule sotto la milza. Un sbiancamento dei vasi sanguigni e milza deve essere osservato dopo l'iniezione, il che indica che le cellule tumorali sono state iniettate con successo nella milza. Nei topi più giovani con milza più piccoli, può essere necessario iniettare un volume più piccolo di filo che rischiare le cellule fuoriuscita dalla milza. Qualora non vi siano perdite si sospetta, gettare i topi dalla loro parte e lavare la milza con acqua distillata prima sutura del mouse per contribuire a rimuovere tutte le cellule che possono essere fuoriusciti durante la fase di iniezione. La mancata rimozione di queste cellule si tradurràin crescita del tumore nel sito di iniezione, che può causare la morte prima di raggiungere metastasi adeguate. In terzo luogo, il posizionamento delle clip orizzonte sotto il hemispleen è importante per garantire che non vi è alcun sanguinamento dopo la rimozione del hemispleen. Ulteriori clip Horizon possono essere usate per occludere i vasi come necessario. La fase critica finale di questa tecnica è il posizionamento delle clip cutanee. Se i topi sono stati seguendo per la sopravvivenza, può essere necessario per suturare la pelle dei topi piuttosto che utilizzare spezzoni pelle. Di tanto in tanto, le clip della pelle cadranno prima della guarigione completa della ferita cutanea, che potrebbe rendere i topi suscettibili alle infezioni. Sutura della pelle, separato dal peritoneo, impedirà questo problema.
Mentre questa tecnica ha un valore inestimabile per lo studio del processo metastatico e la malattia metastatica, questo modello ha alcune limitazioni. In primo luogo, la natura riproducibile di questo modello lo rende preferibile rispetto transgenici e orthotopic modelli per lo studio del processo metastatico e il microambiente tumorale nei siti metastatici. Tuttavia, a causa della natura del modello, solo le fasi finali del processo metastatico, stravaso e colonizzazione, possono essere studiate. Questo limita l'utilità di questo modello per studiare il processo metastatico piena e non consente indagine sui segnali che stimolano intravasation delle cellule tumorali. In secondo luogo, mentre è importante mantenere la piena funzione immunitaria in questi topi mantenendo la metà del hemispleen, analisi dei linfociti nel fegato includono entrambi i linfociti dal fegato normale, così come i linfociti dal microambiente tumorale, che potrebbe tradursi in una rappresentazione parziale del vero stato immunitario nel microambiente tumorale. L'utilizzo di linee cellulari tumorali più aggressive che portano a più estese metastasi al fegato potrebbe aiutare a superare questa limitazione del modello. Inoltre, se le metastasi vengono visualizzati su necroscopia, può essere possible per sezionare le metastasi del fegato normale e analizzare solo i linfociti presenti nelle metastasi eludere ulteriormente questo problema. In sintesi, mentre questo modello ha diversi svantaggi, ma offre anche molti vantaggi rispetto ad altri modelli e dovrebbe quindi essere utilizzato integrare questi modelli quando si studia la malattia metastatica al fegato.
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Disclosures
Gli autori non hanno conflitti rilevanti di interesse da dichiarare.
Acknowledgments
KF e KO sono co primi autori insieme a KS
Questo lavoro è stato supportato in parte dal AHPBA Fellowship (KS), NIH K23 CA148964-01 (LZ), Johns Hopkins School of Medicine Clinical Scientist Award (LZ), Viragh Fondazione e l'Skip Viragh pancreas Cancer Center della Johns Hopkins (EMJ e LZ), il Pancreas Fondazione Nazionale (LZ), il Lefkofsky Family Foundation (LZ), il SPORE NCI in tumori gastrointestinali P50 CA062924 (EMJ, LZ), la Fondazione Lustgarten (LZ), e le sovvenzioni Sol Goldman pancreas Cancer Center (KS , BHE, LZ).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cell culture media and components | will vary depending on cell line | ||
| Phosphate Buffered Saline | Gibco by Life Technologies | 10010-023 | |
| 15 ml centrifuge tubes | Corning | 430052 | |
| Curved Operating Scissor | Roboz Surgical Store | RS-6835 | |
| Micro Dissecting Graefe Forceps | Roboz Surgical Store | RS-5130 | |
| Needle holder (regular) | World Precision Instruments, Inc | ||
| 3-0 or 4-0 suture | courtesy of dept of surgery, Johns Hopkins | ||
| Weck Horizon Open Ligating Clip Applier, small, angled | Teleflex | 137085 | |
| Weck Horizon Open Ligating Clip Applier, medium, angled | Teleflex | 237115 | |
| Weck Horizon medium ligating clips | Teleflex | 002200 | |
| Weck Horizon small ligating clips | Teleflex | 001200 | |
| Syringe, 1 cc, tb syringe, 3/8" slip tip | Becton Dickinson | 309625 | |
| Syringe, 1 cc, tb syringe, 5/8" slip tip | Becton Dickinson | 309597 | |
| 9 mm Autoclip Applier | Mikron | 427630 | |
| 9 mm Autoclip | Becton Dickinson | 427631 | |
| Heating pad | Sunbeam | CAT93 | |
| 70% Ethanol | sold by numerous vendors | ||
| Ketamine Hydrochloride | Hospira | 22395DD | |
| Xylazine hydrochloride | Sigma | X1251 |
References
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