Summary

Preklinisk Orthotopic musmodell av human prostatacancer

Published: August 29, 2016
doi:

Summary

Prostate cancer is the second most common cause of cancer-related deaths in the United States. An orthotopic cancer model provides a useful approach to understand the biology of prostate cancer and to evaluate the efficacy of therapeutic regimens. This protocol describes detailed steps necessary to establish an orthotopic prostate cancer mouse model.

Abstract

To study the multifaceted biology of prostate cancer, pre-clinical in vivo models offer a range of options to uncover critical biological information about this disease. The human orthotopic prostate cancer xenograft mouse model provides a useful alternative approach for understanding the specific interactions between genetically and molecularly altered tumor cells, their organ microenvironment, and for evaluation of efficacy of therapeutic regimens. This is a well characterized model designed to study the molecular events of primary tumor development and it recapitulates the early events in the metastatic cascade prior to embolism and entry of tumor cells into the circulation. Thus it allows elucidation of molecular mechanisms underlying the initial phase of metastatic disease. In addition, this model can annotate drug targets of clinical relevance and is a valuable tool to study prostate cancer progression. In this manuscript we describe a detailed procedure to establish a human orthotopic prostate cancer xenograft mouse model.

Introduction

Prostatacancer är den näst vanligaste orsaken till dödsfall i cancer (9%) bland män i USA, bredvid cancer i lunga och luftrör (28%) 1. Enligt de senaste uppgifterna, uppskattas det att 220, 800 nydiagnostiserade fall av prostatacancer och 27, 540 dödsfall kommer att ske i 2015 en. Den femåriga relativa överlevnaden av tidigt stadium prostatacancer är> 99%, medan den för avancerad metastaserad sjukdom är endast 28% 1. En stor utmaning för behandling av framskriden metastatisk sjukdom är bristen på förståelse av molekylära mekanismer som ligger bakom benägenheten hos denna sjukdom att metastasera till andra organ, i synnerhet till benet, vilket är en frekvent plats för prostatacancer. Därför finns det ett klart behov av att studera den molekylära makeup av dessa prostatatumörer i syfte att utveckla effektiva terapeutiska kurer mot progression till avancerad metastaserad sjukdom 2,3.

Prostatatumörer uppvisar HIGh biologiska heterogenitet utan en väldefinierad vägen till progression. Metastaser förekommer ofta utan tidigare tecken på tumörinvasions 4. Denna kliniska heterogenitet tillskrivs den molekylära mångfalden av prostatacancer. Att förstå den molekylära makeup av dessa dödliga tumörer är nyckeln att utforma bättre diagnostiska och terapeutiska strategier för denna sjukdom. Följaktligen prostatacancerforskning för närvarande inriktad på att förstå och förebygga metastaser.

Prekliniska in vivo-musmodeller erbjuder en mängd olika alternativ för att förstå de molekylära mekanismerna för prostatacancer progression till avancerad metastaserad sjukdom. Dessutom är dessa modeller är viktiga för prekliniska utvärderingar av nya terapeutiska strategier mot denna sjukdom. De vanligaste djurmodeller inkluderar transgena musmodeller, svans-ven injektion, intra-hjärt implantation och orthotopic modeller humana mus. Transgena studier är tids consuming och korrelation av prostatacancer utveckling i möss med den för människor har visat variationer 11. I spontana metastaser musmodeller celler injiceras direkt in i cirkulationen och även om de har en snabb handläggningstid, kan de inte användas för att studera den primära tumören eller de första stegen i metastaserande kaskad 5. Orthotopic xenograft-modeller har begränsningen att utveckla ben metastaser, den gemensamma platsen för prostatacancer metastaser. Ändå är väl karakteriserade och används i stor utsträckning för att studera de molekylära händelserna i primärtumörutveckling, överhörning mellan tumör och organ mikro, inledande fasen av metastatisk sjukdom och användning av experimentella läkemedel för terapeutisk intervention 6 människans orthotopic prostatacancer xenograft musmodell , 7,8-11.

Protocol

Protokoll för alla som deltar i djurförsök måste granskas och godkännas av en Institutional Animal Care och användning kommittén (IACUC). Följ officiellt godkända förfaranden för vård och användning av försöksdjur. Intra-prostata injektionen öppen bukkirurgi och djur ska hållas i en patogen miljö med en utsedd kirurgi rum där riktiga kirurgiska aseptisk teknik används under hela proceduren. 1. Framställning av celler för implantation OBS: Base…

Representative Results

Efter orthotopic implantation av PC3M-Luc-C6-celler i den bakre prostata lob mössen veckovis avbildas med hjälp av ett levande djur mareld imaging system för att övervaka kolonisering av celler och tumörtillväxt under loppet av experimentet (figur 5A – B). Kvantifiering av självlysande signalen indikerade att PC3M-Luc-C6-celler koloniserade framgångsrikt prostata lober. Ökad bioluminiscens är ett tecken på ökad primärtumörtillväxt under lo…

Discussion

Detta manuskript beskriver ett detaljerat förfarande för att upprätta en human orthotopic prostatacancer xenograft musmodell. Denna modell fastställdes genom direkt implantation av human prostatacancer cellinje PC3M-Luc-C6 in i de dorsala prostata lober immunförsvagade möss. Tumörer fick utvecklas under loppet av experimentet. Tumörtillväxt övervakades varje vecka genom ett icke-invasivt bioluminescens avbildningssystem under experimentet.

Den viktigaste faktorn i upprättandet xen…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank Dr. Roger Erickson for his support and assistance with the preparation of the manuscript. This work was supported by the National Cancer Institute at the National Institutes of Health through grant numbers RO1CA160079, RO1CA138642, UO1CA184966 and VA funded program project number 1P1 BX001604.

Materials

PC3 prostate cancer cell line  ATCC CRL-1435
Minimum Essential Medium (MEM)  GIBCO,Life Technology 11095-080
PBS GIBCO,Life Technology 10010-023
FBS GIBCO,Life Technology 10437-028
Zeocin Invitrogen,Life Technology R250-01
Trypsin  GIBCO,Life Technology 25300-54
IVIS  Xenogen-Caliper
Insulin Syringes (300ul, 28.5g) Becton Dickinson 309300
Mice Charles River Laboratories, Inc
Alcohol Swabs MEDEquip Depot 326895 BD
PVP Iodine Prep Pad MEDEquip Depot C12400PDI
Surgical CatGut Chromic Suture Demetech CC224017F0P
Matrigel Corning 354248

References

  1. Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer statistics, 2015. CA Cancer J Clin. 65 (1), 5-29 (2015).
  2. Andrieu, C., et al. Heat shock protein 27 confers resistance to androgen ablation and chemotherapy in prostate cancer cells through eIF4E. Oncogene. 29 (13), 1883-1896 (2010).
  3. Fusi, A., et al. Treatment options in hormone-refractory metastatic prostate carcinoma. Tumori. 90 (6), 535-546 (2004).
  4. Hughes, C., Murphy, A., Martin, C., Sheils, O., O’Leary, J. Molecular pathology of prostate cancer. J Clin Pathol. 58 (7), 673-684 (2005).
  5. Pavese, J., Ogden, I. M., Bergan, R. C. An orthotopic murine model of human prostate cancer metastasis. J Vis Exp. (79), e50873 (2013).
  6. Pettaway, C. A., et al. Selection of highly metastatic variants of different human prostatic carcinomas using orthotopic implantation in nude mice. Clin Cancer Res. 2 (9), 1627-1636 (1996).
  7. Rembrink, K., Romijn, J. C., van der Kwast, T. H., Rubben, H., Schroder, F. H. Orthotopic implantation of human prostate cancer cell lines: a clinically relevant animal model for metastatic prostate cancer. Prostate. 31 (3), 168-174 (1997).
  8. Kim, S. J., et al. Blockade of epidermal growth factor receptor signaling in tumor cells and tumor-associated endothelial cells for therapy of androgen-independent human prostate cancer growing in the bone of nude mice. Clin Cancer Res. 9 (3), 1200-1210 (2003).
  9. Kim, S. J., et al. Targeting platelet-derived growth factor receptor on endothelial cells of multidrug-resistant prostate cancer. J Natl Cancer Inst. 98 (11), 783-793 (2006).
  10. Park, S. I., et al. Targeting SRC family kinases inhibits growth and lymph node metastases of prostate cancer in an orthotopic nude mouse model. Cancer Res. 68 (9), 3323-3333 (2008).
  11. Zhang, J., et al. AFAP-110 is overexpressed in prostate cancer and contributes to tumorigenic growth by regulating focal contacts. J Clin Invest. 117 (10), 2962-2973 (2007).
  12. Park, S. I., Kim, S. J., McCauley, L. K., Gallick, G. E. Pre-clinical mouse models of human prostate cancer and their utility in drug discovery. Curr Protoc Pharmacol. Chapter 14, Unit 14.15 (2010).
  13. Johnson, L. C., et al. Longitudinal live animal micro-CT allows for quantitative analysis of tumor-induced bone destruction. Bone. 48 (1), 141-151 (2011).
  14. Steinbauer, M., et al. GFP-transfected tumor cells are useful in examining early metastasis in vivo, but immune reaction precludes long-term tumor development studies in immunocompetent mice. Clin Exp Metastasis. 20 (2), 135-141 (2003).
  15. Yang, M., et al. A fluorescent orthotopic bone metastasis model of human prostate cancer. Cancer Res. 59 (4), 781-786 (1999).
  16. Stephenson, R. A., et al. Metastatic model for human prostate cancer using orthotopic implantation in nude mice. J Natl Cancer Inst. 84 (12), 951-957 (1992).
  17. Hoffman, R. M. Orthotopic metastatic mouse models for anticancer drug discovery and evaluation: a bridge to the clinic. Invest New Drugs. 17 (4), 343-359 (1999).
  18. Wang, X., An, Z., Geller, J., Hoffman, R. M. High-malignancy orthotopic nude mouse model of human prostate cancer LNCaP. Prostate. 39 (3), 182-186 (1999).
  19. An, Z., Wang, X., Geller, J., Moossa, A. R., Hoffman, R. M. Surgical orthotopic implantation allows high lung and lymph node metastatic expression of human prostate carcinoma cell line PC-3 in nude mice. Prostate. 34 (3), 169-174 (1998).
  20. Kim, S. J., et al. Reduced c-Met expression by an adenovirus expressing a c-Met ribozyme inhibits tumorigenic growth and lymph node metastases of PC3-LN4 prostate tumor cells in an orthotopic nude mouse model. Clin Cancer Res. 9 (14), 5161-5170 (2003).

Play Video

Cite This Article
Shahryari, V., Nip, H., Saini, S., Dar, A. A., Yamamura, S., Mitsui, Y., Colden, M., Bucay, N., Tabatabai, L. Z., Greene, K., Deng, G., Tanaka, Y., Dahiya, R., Majid, S. Pre-clinical Orthotopic Murine Model of Human Prostate Cancer. J. Vis. Exp. (114), e54125, doi:10.3791/54125 (2016).

View Video