Intracarotid कैंसर सेल इंजेक्शन मस्तिष्क मेटास्टेसिस के माउस मॉडल का उत्पादन
Summary
मस्तिष्क मेटास्टेसिस एक जरूरी unmet की चिकित्सा की जरूरत बन गया है क्योंकि इसकी घटना जबकि चिकित्सकीय विकल्प उपशामक बनी है वृद्धि हुई है। कैंसर कोशिकाओं के intracarotid धमनी इंजेक्शन के माध्यम से मस्तिष्क मेटास्टेसिस की प्रयोगात्मक पशु मॉडल बनाने के रोग जीव विज्ञान और उपन्यास हस्तक्षेप परहेजों के मूल्यांकन के यंत्रवत अध्ययन की सुविधा।
Abstract
मेटास्टेसिस, एक रोगी के शरीर के भीतर माध्यमिक स्थलों पर फैला है और घातक कोशिकाओं के विकास, कैंसर से संबंधित मृत्यु दर के> 90% के लिए खातों। हाल ही में, उपन्यास उपचार करने में प्रभावशाली प्रगति नाटकीय रूप से कई कैंसर रोगियों के लिए अस्तित्व और जीवन की गुणवत्ता में सुधार लंबे समय तक है। अफसोस की बात है, मस्तिष्क मेटास्टेटिक पुनरावृत्ति की घटनाओं में तेजी से बढ़ रहा है, और सभी मौजूदा उपचारों केवल उपशामक हैं। इसलिए, अच्छा प्रयोगात्मक पशु मॉडल तत्काल रोग जीव विज्ञान की में गहराई से अध्ययन की सुविधा के लिए और preclinical मूल्यांकन के लिए उपन्यास चिकित्सीय परहेजों का आकलन करने की जरूरत है। हालांकि, कैंसर की कोशिकाओं की पूंछ नस में इंजेक्शन के माध्यम से विवो मेटास्टेसिस परख में मानक मुख्य रूप से फेफड़ों के मेटास्टेटिक घावों का उत्पादन; आमतौर पर जानवरों को मस्तिष्क मेटास्टेसिस का कोई सार्थक परिणाम से पहले फेफड़ों के ट्यूमर बोझ का शिकार। ट्यूमर कोशिकाओं के इंजेक्शन इंट्राकार्डियक मस्तिष्क सहित कई अंगों साइट्स के लिए मेटास्टेटिक घावों का उत्पादन; हालांकि, variabiट्यूमर के विकास के इस मॉडल के साथ उत्पादन के रूप में lity चिकित्सीय प्रभावकारिता का मूल्यांकन में इसकी उपयोगिता कमी लाने, बड़ी है। मस्तिष्क मेटास्टेसिस के अध्ययन के लिए विश्वसनीय और लगातार पशु मॉडल उत्पन्न करने के लिए, यहाँ हम ट्यूमर कोशिकाओं के intracarotid इंजेक्शन के माध्यम से घर चूहा (मस मस्कुलस) में प्रयोगात्मक मस्तिष्क मेटास्टेसिस के उत्पादन के लिए एक प्रक्रिया का वर्णन। यह दृष्टिकोण इस प्रकार बुनियादी जैविक तंत्र का अध्ययन करने और उपन्यास चिकित्सीय एजेंट का आकलन करने के लिए अनुसंधान के प्रयासों की सुविधा, एक समान विकास और मृत्यु दर विशेषताओं के साथ मस्तिष्क मेटास्टेसिस असर चूहों की बड़ी संख्या का उत्पादन करने की अनुमति देता है।
Introduction
केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) के कैंसर के मेटास्टेसिस एक घातक बीमारी है, और या तो मस्तिष्क पैरेन्काइमा या leptomeninges ( "मस्तिष्क मेटास्टेसिस" इस लेख में दोनों को संदर्भित करता है) को शामिल कर सकते हैं। 1 1, 2: यह> 10 से प्राथमिक gliomas outnumbering प्रमुख intracranial द्रोह है। फेफड़े के कैंसर, स्तन कैंसर, और मेलेनोमा शीर्ष तीन प्रमुख नवोत्पादित रोग है कि मस्तिष्क मेटास्टेसिस 3, 4 के उच्च घटनाओं का उत्पादन कर रहे हैं। हाल के वर्षों में, उपन्यास कैंसर के उपचार में प्रभावशाली प्रगति के नाटकीय रूप से कई कैंसर रोगियों के लिए अस्तित्व और जीवन की गुणवत्ता में सुधार लंबे समय तक है। हालांकि, पुनरावृत्ति पर, मस्तिष्क मेटास्टेसिस की घटनाओं में तेजी से बढ़ रहा है। उदाहरण के लिए, विरोधी HER2 एंटीबॉडी त्रास्तुज़ुमाब (हेर्सप्तीं) HER2 + स्तन कैंसर के रोगियों में महत्वपूर्ण नैदानिक प्रभावकारिता का प्रदर्शन किया है; अभी तक एक चिंताजनक उभरा हैइन रोगियों में: उन जिसका extracranial प्रणालीगत रोग शुरू में त्रास्तुज़ुमाब उपचार से लाभ बाद में मस्तिष्क मेटास्टेसिस 5, 6, 7 विकसित की 1/3 तक। अफसोस की बात है, मस्तिष्क मेटास्टेसिस के साथ रोगियों के लगभग सभी मौजूदा उपचार के लिए आग रोक रहे हैं, आम तौर पर जीवन की गुणवत्ता का एक दर्दनाक गिरावट का सामना कर रहा है, और उनके निदान के बाद एक साल का अस्तित्व केवल ~ 20% 8 है। मस्तिष्क मेटास्टेसिस के लिए वर्तमान उपचारों (स्टेरॉयड, कपाल रेडियोथेरेपी, और चयनित रोगियों में शल्य लकीर सहित) कर रहे हैं केवल उपशामक, उपचारात्मक नहीं 9। इसलिए, मस्तिष्क मेटास्टेसिस उपन्यास कैंसर चिकित्सा के इस युग में अगले भव्य चुनौती के रूप में उभर रहा है। unmet की चुनौती रोगियों क्लिनिक में हर दिन का सामना पता करने के लिए, हम तुरंत बेहतर मस्तिष्क मेटास्टेसिस के अंतर्निहित तंत्र को समझते हैं और इस ज्ञान का उपयोग उपन्यास उपचारों को विकसित करने की आवश्यकता है।
<pवर्ग = "jove_content"> मेटास्टेटिक कैंसर कोशिकाओं द्वारा मस्तिष्क के सफल बसाना जैसे रक्त मस्तिष्क बाधा (BBB) के बाईपास के रूप में कई जैविक खिलाड़ियों के जटिल बातचीत के द्वारा मध्यस्थता कार्यों की एक श्रृंखला के प्रदर्शन की आवश्यकता है और मस्तिष्क के आंतरिक से भागने प्रतिरक्षा तंत्र रक्षात्मक 10, जिनमें से कोई भी एक पूर्व vivo में या इन विट्रो प्रणाली में recapitulated है। इसलिए, उचित और इन विवो मॉडल में वफादार मस्तिष्क मेटास्टेसिस के अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण हैं। विवो मेटास्टेसिस परख में एक पारंपरिक पूंछ नस इंजेक्शन के माध्यम से कैंसर की कोशिकाओं का परिचय है, कोशिकाओं को फेफड़ों में दर्ज हो के बहुमत अग्रणी। ब्रेन मेटास्टेटिक घावों को शायद ही कभी इन मॉडलों में उत्पादित कर रहे हैं इससे पहले कि पशु मौत फेफड़े में ट्यूमर के 11 बोझ की वजह से। कैंसर कोशिकाओं के प्रत्यक्ष इंजेक्शन इन्ट्रासेरेब्रल सीएनएस में लगातार ट्यूमर परिणाम पैदा करता है और व्यापक रूप से प्राथमिक gliomas के अध्ययन में प्रयोग किया जाता है। हालांकि, एसuch इंजेक्शन इस मॉडल की शारीरिक प्रासंगिकता के रूप में बीबीबी समझौता और इंजेक्शन के स्थल पर दर्दनाक चोट के कारण, दोनों चिंता का प्रमुख बिंदुओं। एक और अक्सर इस्तेमाल कैंसर कोशिका परिचय मार्ग, intracardiac इंजेक्शन, प्रशासन और सीएनएस के लिए प्रायोगिक मेटास्टेसिस का उत्पादन करता है आसान है। हालांकि, सीएनएस के अलावा अन्य अंग साइट्स के लिए समवर्ती मेटास्टेसिस हमेशा उत्पादित कर रहे हैं और पशुओं की मृत्यु दर 11 का कारण बन सकता है; इसलिए, इस मॉडल की परिवर्तनशीलता के उच्च स्तर यह जैविक तंत्र या जानवरों की एक सीमित संख्या के साथ चिकित्सीय एजेंट के मात्रात्मक मूल्यांकन के लिए अनुपयुक्त बनाता है।यहाँ हम प्रक्रियाओं का वर्णन आम मन्या धमनी में कैंसर कोशिकाओं के इंजेक्शन के माध्यम से प्रायोगिक मेटास्टेसिस मस्तिष्क का उत्पादन। हम मस्तिष्क मेटास्टेसिस के मेटास्टेटिक झरना करने के लिए अलग-अलग जीन 'योगदान टुकड़े करना और चिकित्सीय हस्तक्षेप की प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने के लिए इस दृष्टिकोण का इस्तेमाल किया है12, 13। इस दृष्टिकोण का प्रमुख लाभ reproducibility और परिवर्तनशीलता के कम डिग्री के उच्च स्तर के होते हैं; बड़ा नुकसान परिष्कार और निपुणता microsurgery प्रदर्शन करने के लिए आवश्यक है।
Protocol
Representative Results
Discussion
कैंसर कोशिकाओं के सफल मन्या धमनी इंजेक्शन के लिए सबसे महत्वपूर्ण कदम उठाए हैं: 1) सर्जिकल ऑपरेशन के लिए तैयार करने में माउस की गहरी संज्ञाहरण; 2) कपास समर्थन के शीर्ष पर कैरोटिड धमनी के स्थिर स्थापन; सफल इ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors have no acknowledgements.
Materials
| Ketamine hydrochloride/xylazine hydrochloride solution | Sigma-Aldrich | K113 | |
| Routine Stereomicroscope Leica M50 | Leica | M50 | The microscope is modular and highly configurable to fit particular space requirements. |
| Surgical disposable scapel | Integra Miltex | 4-410 | to make skin incisions |
| Tissue Forceps – 1×2 Teeth | Fine Science Tools | 11021-12 | to bluntly dissect mucles |
| Dumont #5 – Mirror Finish Forceps | Fine Science Tools | 11252-23 | to separate and prepare the carotid artery for injection |
| Spring Scissors | Fine Science Tools | 15025-10 | to cut sutures |
| EZ Clip Kit | Stoelting | 59020 | for wound cloure |
| BD Insulin Syringe | Becton Dickinson | 328438 | for cell injection |
| IVIS Spectrum In Vivo Imaging System | PerkinElmer | 124262 |
References
- Gavrilovic, I. T., Posner, J. B. Brain metastases: epidemiology and pathophysiology. J Neurooncol. 75 (1), 5-14 (2005).
- Patchell, R. A. The management of brain metastases. Cancer Treat Rev. 29 (6), 533-540 (2003).
- Barnholtz-Sloan, J. S., et al. Incidence proportions of brain metastases in patients diagnosed (1973 to 2001) in the Metropolitan Detroit Cancer Surveillance System. J Clin Oncol. 22 (14), 2865-2872 (2004).
- Schouten, L. J., Rutten, J., Huveneers, H. A., Twijnstra, A. Incidence of brain metastases in a cohort of patients with carcinoma of the breast, colon, kidney, and lung and melanoma. Cancer. 94 (10), 2698-2705 (2002).
- Bendell, J. C., et al. Central nervous system metastases in women who receive trastuzumab-based therapy for metastatic breast carcinoma. Cancer. 97 (12), 2972-2977 (2003).
- Clayton, A. J., et al. Incidence of cerebral metastases in patients treated with trastuzumab for metastatic breast cancer. Br J Cancer. 91 (4), 639-643 (2004).
- Romond, E. H., et al. Trastuzumab plus adjuvant chemotherapy for operable HER2-positive breast cancer. N Engl J Med. 353 (16), 1673-1684 (2005).
- Mayer, M. A patient perspective on brain metastases in breast cancer. Clin Cancer Res. 13 (6), 1623-1624 (2007).
- Lin, N. U., Bellon, J. R., Winer, E. P. CNS metastases in breast cancer. J Clin Oncol. 22 (17), 3608-3617 (2004).
- Zhang, C., Yu, D. Microenvironment determinants of brain metastasis of brain metastasis. Cell Biosci. 1 (1), 8 (2011).
- Fidler, I. J., Nicolson, G. L. Organ selectivity for implantation survival and growth of B16 melanoma variant tumor lines. J Natl Cancer Inst. 57 (5), 1199-1202 (1976).
- Zhang, L., et al. Microenvironment-induced PTEN loss by exosomal microRNA primes brain metastasis outgrowth. Nature. 527 (7576), 100-104 (2015).
- Zhang, S., et al. SRC family kinases as novel therapeutic targets to treat breast cancer brain metastases. Cancer Res. 73 (18), 5764-5774 (2013).
- Lim, E., Modi, K. D., Kim, J. In vivo bioluminescent imaging of mammary tumors using IVIS spectrum. J Vis Exp. (26), (2009).
- Zhang, C., Zhang, F., Tsan, R., Fidler, I. J. Transforming growth factor-beta2 is a molecular determinant for site-specific melanoma metastasis in the brain. Cancer Res. 69 (3), 828-835 (2009).
