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Cancer Research

Generierung einer Leber orthotopischen Human Enuveal Melanom Xenograft Plattform bei immundefizienten Mäusen

doi: 10.3791/59941 Published: November 6, 2019

Summary

Orthotopische humane Leber metastasierenuvealmelanom xenograft MausModelle wurden mit chirurgischen orthotopischen Implantationstechniken mit Patienten-abgeleiteten Tumorstück und Nadelinjektionstechniken mit kultivierten menschlichen uvealen Melanom-Zelllinien erstellt.

Abstract

In den letzten Jahrzehnten wurden subkutan implantierte, von Patienten abgeleitete Xenograft-Tumoren oder kultivierte menschliche Zelllinien zunehmend als repräsentativere Modelle zur Untersuchung von menschlichen Krebserkrankungen bei immundefizienten Mäusen anerkannt als herkömmliche etablierte menschliche Zellen. Linien in vitro. Kürzlich wurden orthotopisch implantierte Patienten-Xenograft-Modelle (PDX) bei Mäusen entwickelt, um Merkmale von Patiententumoren besser zu replizieren. Ein orthotopisches Xenograft-Mausmodell der Leber soll eine nützliche Krebsforschungsplattform sein, die Einblicke in die Tumorbiologie und die medikamentöse Therapie bietet. Jedoch, Leber orthotopische Tumorimplantation ist in der Regel kompliziert. Hier beschreiben wir unsere Protokolle für die orthotopische Implantation von lebermetastasierten uvealen Melanomtumoren. Wir kultivierten humane Leber metastasieren uveal Melanom Zelllinien in immundefizienten Mäusen. Die Protokolle können zu gleichbleibend hohen technischen Erfolgsraten führen, indem entweder eine chirurgische orthotopische Implantationstechnik mit Stücken von patientenabgeleitetem uvealem Melanomtumor oder eine Nadelinjektionstechnik mit kultivierter menschlicher Zelllinie verwendet wird. Wir beschreiben auch Protokolle für CT-Scans zum Nachweis von inneren Lebertumoren und für Reimplantationstechniken mit kryokonservierten Tumoren, um eine Re-Engraftmentment zu erreichen. Zusammen bieten diese Protokolle eine bessere Plattform für leberorthotopische Tumormausmodelle des lebermetastasieren uvealen Melanoms in der translationalen Forschung.

Introduction

Uvealmelanom ist der häufigste intraokulare maligne Tumor bei Erwachsenen in der westlichen Welt. In den letzten 50 Jahren ist die Inzidenz von uvealem Melanom (5,1 Fälle pro Million) in den Vereinigten Staaten stabil geblieben1,2. Uvealmelanom entsteht durch Melanozyten in der Iris, ziliarkörper, oder Aderhaut, und es ist eine extrem tödliche Krankheit, wenn es Metastasen entwickelt. Die Sterblichkeitsrate von Patienten mit uvealer Melanommetastasierung betrug 80% bei 1 Jahr und 92% bei 2 Jahren nach der Erstdiagnose der Metastasen. Die Zeit zwischen der Diagnose von Metastasen und dem Tod ist in der Regel kurz, weniger als 6 Monate, ohne Bezug auf Therapie3,4. Der Krebs breitet sich durch das Blut aus und neigt dazu, dominant metastasieren in die Leber (89-93%)4,5. Für die weitere Untersuchung des lebermetastasierenden uvealen Melanoms wird dringend ein effektives Mausmodell benötigt. Für die translationale Forschung besteht die klare Forderung, ein leberlokalisiertes metastasierendes uveales Melanom-Mausmodell zu generieren.

Patienten-abgeleitete Tumor-Xenograft-Mausmodelle (PDX) sollen individuelle Medizinstrategien liefern. Diese Modelle könnten prädiktiv für klinische Ergebnisse sein, nützlich für die präklinische Arzneimittelbewertung sein und für biologische Studien vonTumoren6 verwendet werden. Repräsentative PDX-Modelle sind ektopisch tumorimplantierte Xenograft-Mäuse, die Tumor an subkutanen Stellen haben. Die meisten Forscher können Chirurgie für subkutane Implantation ohne spezielle Praxis7,8. Sie können auch subkutane Tumoren leicht überwachen. Obwohl subkutane PDX-Modelle in der Forschungsphase populär wurden, haben sie einige Hürden beim Übergang in die Praxis. Subkutane Implantation zwingt patientenabgeleitete Tumoren, sich in einer anderen Mikroumgebung als dem Tumorursprung zu engrafieren, so dass sie zu Engraftmentversagen und langsamem Tumorwachstum9,10,11, 12,13,14. Orthotopische Engraftment kann ein idealer und rationaler Ansatz für ein PDX-Modell sein, weil es das gleiche Organ wie der ursprüngliche Tumor15,16verwendet.

Kürzlich haben wir Protokolle für chirurgische orthotopische Implantationstechniken von lebermetastasierten uvealen Melanomtumoren und Nadelinjektionstechniken mit einer kultivierten menschlichen lebermetastasieren uvealen Melanom-Zelllinie in NOD entwickelt. Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) Mäuse17,18. Die Protokolle führen zu konstant hohen technischen Erfolgsraten. Wir haben auch CT-Scanning-Techniken etabliert, die nützlich sind, um innere Lebertumoren zu erkennen, und wir haben eine Reimplantation von kryokonservierten Tumoren in der PDX-Plattform entwickelt. Wir fanden heraus, dass uveale Melanom-Tumor-Xenograft-Modelle die Eigenschaften des ursprünglichen Lebertumors des Patienten beibehalten, einschließlich ihrer histopathologischen und molekularen Eigenschaften. Zusammen bieten diese Techniken eine bessere Plattform für orthotopische Tumormodelle der Leber für uveales Melanom in der translationalen Forschung.

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Protocol

Patienten, die an der Studie teilnehmen, sollten eine schriftliche Zustimmung erteilen, die die Verwendung von ausrangierten chirurgischen Proben für Forschungszwecke und genetische Studien ermöglicht, gemäß einem vom Institutional Review Board genehmigten Protokoll. Dieses Protokoll wurde in strikter Übereinstimmung mit den Empfehlungen des Leitfadens für die Pflege und Verwendung von Labortieren der National Institutes of Health durchgeführt und vom Institutionellen Ausschuss für Tierpflege und -verwendung (IACUC) genehmigt.

1. Sammlung von frischem, vom Patienten abgeleitetem Tumorgewebe

  1. Erhalten Sie patientenabgeleitetes Tumorgewebe aus einer Operation oder eine Nadelbiopsie in einem Operationssaal des Krankenhauses.
  2. Das Tumorgewebe in einen 100 ml-Behälter mit Hanks' Balanced Salt Solution (HBSS) Lösung auf Eis legen.
  3. Übertragen Sie das Gewebe in eine sterile Kapuze (Biosicherheitsstufe 2) in einem Labor.
  4. Fahren Sie so schnell wie möglich mit Schritt 2 fort.
    HINWEIS: Aus Sicherheitsgründen patienten mit bekannten HIV- oder Hepatitis-B- oder C-Infektionen ausschließen.

2. Verarbeitung von frischem, vom Patienten abgeleitetem Tumorgewebe

  1. Legen Sie das Gewebe in ein 50 ml-Rohr mit Phosphat-gepufferter Saline (PBS) auf Eis. Zum Waschen des Gewebes PBS in das Rohr geben und PBS zweimal aus dem Rohr entsorgen.
  2. Übertragen Sie das Gewebe in eine Petrischale mit PBS auf Eis.
  3. Entfernen Sie mit sterilen Zangen und Scheren die nekrotischen Teile des Gewebes. Halten Sie das Gewebe feucht und kalt während der Schritte 2.3 bis 2.5. Überspringen Sie bei Nadelbiopsieproben Schritt 2.3 und 2.5, und schneiden Sie die Proben nicht.
    HINWEIS: Das nekrotische Gewebe bricht oft leicht auseinander, wenn es berührt wird.
  4. Schneiden Sie das Gewebe in 1 mm3 Würfel für die chirurgische Leberimplantation.
  5. Den Rest des Gewebes in 2 mm Würfel in der Petrischale schneiden.
  6. Übertragen Sie sie in ein 1,7 mm Mikrorohr mit 4% Formalin für die histologische Analyse und in ein anderes Rohr für die genomische und proteomische Analyse.
  7. Legen Sie die Mikroröhren in ein flüssiges Stickstoffglas mit flüssigem Stickstoff. Die Rohre zur dauerhaften Lagerung in einen -80 °C-Gefrierschrank überführen.
    HINWEIS: Die Zeit zwischen der Entnahme der Probe vom Patienten und der Gewebeverarbeitung sollte 30 min nicht überschreiten.

3. Chirurgische Leberimplantation mit patientenabgeleitetem Tumorgewebe

  1. Sprühen Sie alle Gegenstände, die zur Operation in die Motorhaube kommen, mit 70 % Ethylalkohol.
    HINWEIS: Dazu gehören chirurgische Instrumente, Heizkissen und Anästhesiemaschinen.
  2. Messen Sie das Gewicht eines Wattestäbchens und eines Stoffblechs.
  3. Anästhetisieren Sie eine Maus mit einem 3-5% Isofluran-Verdampfer, indem Sie sie in die Induktionskammer legen.
  4. Sobald die Maus vollständig beästhetisiert ist, legen Sie sie in Supine-Position auf einem Heizkissen. Legen Sie den Isofluran-Kegel auf die Schnis der Maus, um 1,5–3% Isofluran zur Aufrechterhaltung der Anästhesie einzuatmen.
    HINWEIS: Die Maus muss während des gesamten Vorgangs auf dem Heizkissen sein. Mangelnde Heizung kann Zukühlung verursachen.
  5. Bestätigen Sie die richtige Anästhesie ohne Reaktion, wenn der Fuß der Maus mit ultrafeinen Zangen gestochen wird.
  6. Buprenorphin (0,6 mg/kg) subkutan an der Flanke mit einer 27 G Nadel auf einer Mikrospritze vor der Operation injizieren.
  7. 70% Ethylalkohol auf den Bauch auftragen und das Fell nach oben und unten verteilen. Nach dem Ausbreiten des Fells, bestätigen Sie eine einfachere Visualisierung der Haut unter dem linken subcostalBereich für einen einfacheren Schnitt. Rasieren Sie das Fell nicht aus dem Bauch.
    HINWEIS: Das Fell wird die Einschnittstelle nach der Operation verstecken und verhindern, dass die Maus die Schnittoperation kratzt. Jedoch, Sie können das Fell rasieren, um eine Infektion der Einschnittstelle nach institutionellen Standards zu verhindern.
  8. Jod auftragen und in die Haut aufnehmen lassen.
  9. Legen Sie einen sterilen chirurgischen Vorhang mit einem 2 cm Loch auf die Maus.
  10. Heben Sie die Bauchhaut mit gebogenen ultrafeinen Zangen an und machen Sie einen 1 cm quer linken subcostalen Hautschnitt mit gebogener Schere.
  11. Legen Sie die Spitze der gekrümmten Schere unter die Haut des Einschnitts und öffnen Sie sie leicht, um Peritoneum von der Haut zu trennen. Ziehen Sie die Schere mit geschlossenen Klingen vom Schnitt ab.
    HINWEIS: Das Öffnen und Schließen der Schere in der Maus kann zu Beschädigungen und Blutungen führen.
  12. Finden Sie die Leber unter dem Peritoneum. Bestätigen Sie eine dunkle rötliche Farbe durch das Peritoneum.
  13. Mit gebogener Schere, machen Sie einen 1 cm Querschnitt im Peritoneum. Wenn eine Peritonealarterie von der Schneide blutet, stoppen Sie die Blutung sofort mit Kauterie.
  14. Schnappen Sie sich Fettgewebe mit gebogenen ultrafeinen Zangen mit einer Hand, legen Sie den Rand eines Wattestäbchens unter den linken Leberlappen und rollen Sie den Tupfer mit der anderen Hand nach unten, um die Leber herauszuholen.
    HINWEIS: Das Greifen von Fettgewebe ist wichtig, um zu verhindern, dass das Fettgewebe am Wattestäbchen klebt.
  15. Exteriorisieren Sie die Leber auf dem Wattestäbchen und legen Sie die Leber auf ein Vlies absorbierende Stoffblech.
    HINWEIS: Das Stoffblech spielt zwei wesentliche Rollen bei der Stabilisierung der Leber und der Aufnahme von Blutungen.
  16. Machen Sie einen Schnitt 5 mm in der Breite und Tiefe mit einem sterilen Nr. 11 Skalpellklinge, um eine Tasche im Parenchym zu bilden, während sie die Einschnittstelle mit dem Wattestäbchen sanft drücken.
    1. Legen Sie die Klinge parallel zur Leberoberfläche ein und schneiden Sie sie horizontal.
    2. Drücken Sie die Einschnittstelle mit dem Wattestäbchen, um Blutungen zu stoppen.
      HINWEIS: Halten Sie die Klinge nicht vertikal, sonst brechen Sie die Leber und verletzen große Gefäße in der Mitte der Leber.
  17. Rollen Sie den Wattestäbchen nach oben, um die Einschnittstelle zu öffnen und einen 1 mm3 Würfel Tumorgewebe in die Tasche mit gebogenen ultrafeinen Zangen zu implantieren. Ziehen Sie die Zange zurück, während Sie den Wattestäbchen in umgekehrter Drehung rollen und nach unten drücken.
    HINWEIS: Das Drücken der Einschnittstelle mit dem Wattestäbchen beim Einziehen der Zange hilft, eine Verschiebung des Tumors in der Tasche zu verhindern.
  18. Nehmen Sie den Wattestäbchen nach der Implantation vorsichtig von der Einschnittstelle. Fahren Sie so schnell wie möglich mit Schritt 3.19 fort.
  19. Legen Sie ein resorbierbares Hämostat auf die Einschnittstelle.
  20. Bestätigen Sie hämostasis. Wenn die Blutung anhält, fügen Sie mehr Hämostat auf der Einschnittstelle hinzu.
  21. Die Leber mit Zangen (vorzugsweise stumpf endlos) vom Stoffblech abziehen und die Leber wieder in die Bauchhöhle geben.
  22. Nahtperitoneum mit doppelter Ligatur mit 5-0 resorbierbarer Naht.
  23. Nahthaut mit dreifacher Ligatur mit 5-0 resorbierbarer Naht.
    HINWEIS: Dreifachligatur hilft, chirurgische Inzisiondehiszenz zu verhindern.
  24. Beobachten Sie die Maus, bis sie vollständig wach ist, und legen Sie sie wieder in den Käfig.
  25. Messen Sie das Gewicht des Wattestäbchens und des Stoffblechs mit Blut für das Blutvolumen während der Operation. Vergleichen Sie sie mit ihren ursprünglichen Gewichten vor der Operation. Reduzieren Sie Blutungen während der Operation auf weniger als 10% des zirkulierenden Blutvolumens in der Maus.

4. Sammeln und Verarbeiten der kultivierten menschlichen Leber metastasierenuveales Melanom Zelllinie

  1. Bereiten Sie kultivierte Zellen vor.
  2. Sammeln Sie Zellen, und berechnen Sie die Zellennummer mithilfe eines Zellenzählers.
  3. Bereiten Sie eine angemessene Menge an Zellsuspension für 10,0 x 106 Zellen in einem 15 ml Rohr vor.
  4. Drehen Sie das Rohr bei 300 x g für 5 min in einer Zentrifuge bei Raumtemperatur.
  5. Entfernen Sie den Überstand im 15 ml Rohr. Lassen Sie das Zellpellet an der Unterseite des Rohres.
  6. Fügen Sie 50 l RPMI 1640 medium in ein 1,7 ml Rohr.
  7. Schneiden Sie die Spitze einer 200-L-Spitze mit einer Schere, um die Spitzenöffnung zu vergrößern.
  8. Fügen Sie die Kellermembranmatrix mit einer Pipette mit der geschnittenen Spitze in das 1,7 ml-Rohr mit RPMI-Rohr ein.
  9. Mischen Sie RPMI und Matrix in der 1,7 ml-Röhre. Wirbel es.
  10. Fügen Sie 110 l des Gemischs in das Zellpellet in das 15 ml-Rohr. Übertragen Sie die Zellsuspension in ein neues 1,7 ml Rohr.
  11. Halten Sie die Röhre vor der Nadelinjektion auf Eis.

5. Chirurgische Nadel implantation von kultivierten menschlichen Leber metastasierenuveal enuvamelanom Cell Line in Leber

  1. Folgen Sie dem obigen Protokoll von den Schritten 3.1 bis 3.15.
  2. Sammeln Sie die Zellsuspension mit einer Mikrospritze mit einer 27 G Nadel.
  3. Setzen Sie die Nadel entlang der Oberfläche der Leber und fördern Sie die Spitze der Nadel 5 mm tiefer.
  4. Injizieren Sie 20 l Zellsuspension in die Leber.
  5. Kauterisieren Sie die Einfügemarke der Leber, um zu verhindern, dass die injizierten Zellen auslaufen. Bestätigen Sie hämostasis.
  6. Folgen Sie dem obigen Protokoll von den Schritten 3.21 bis 3.24.

6. CT-Scan

  1. Platzieren Sie die Maus in einen Restrainer im Wachzustand.
  2. Wischen Sie den Schwanz mit einem sterilen Alkoholpad zur Desinfektion und Vasodilatation ab.
  3. Injizieren Sie 100 l CT-Kontrastmittel durch die Schwanzvene mit einer 27 G Nadel auf eine 1 ml Spritze.
  4. Warten Sie 4 h nach der Injektion, bevor Sie den CT-Scan einnehmen.
    HINWEIS: Es dauert 4 h, bis das Mittel von Leber-Kupffer-Zellen aufgenommen wird.
  5. Vier Stunden nach der Injektion die tumortragende Maus mit 3–5% verdampftem Isofluran ansiebe, indem sie sie in die Induktionskammer legt.
  6. Sobald die Maus vollständig anästhesiert ist, legen Sie sie in die anfällige Position auf einem CT. Legen Sie den Isoflurankegel auf die Schnis der Maus, um 1,5–3% Isofluran zur Aufrechterhaltung der Anästhesie einzuatmen.
  7. Bestätigen Sie die richtige Anästhesie ohne Reaktion, wenn der Fuß der Maus mit ultrafeinen Zangen gestochen wird.
  8. Nehmen Sie einen CT-Scan für 15 min.
  9. Stellen Sie sicher, dass die Maus, bis sie nach dem CT-Scan vollständig geweckt ist, und legen Sie sie wieder in den Käfig.
  10. Bewerten Sie die Existenz eines Tumors und messen Sie die Tumorgröße auf den CT-Bildern.
    HINWEIS: Das Kontrastmittel verbessert normales Leberparenchym, so dass es leicht ist, unenhanced Tumor zu erkennen. Interpretieren Sie die Gallenblase und den Magen nicht als Tumor.

7. Ernte und Verarbeitung von Gewebe

  1. Euthanisieren Sie Mäuse mit CO2, gefolgt von zervikalen Dislokationen, indem Sie den Zeigefinger und Daumen hinter den Schädel legen und den Körper an der Basis des Schwanzes ziehen. Fahren Sie so schnell wie möglich mit Schritt 7.2 fort.
  2. Die Maus in eine Supine-Position geben und den Bauch mit 70% Ethylalkohol besprühen.
  3. Verwenden Sie sterile Zangen und sterile Schere, um einen 3-cm-Querschnitt unterhalb des xiphoiden Prozesses zu machen, um die Bauchorgane freizulegen.
  4. Verbrauchen Sie das Tumorgewebe und führen Sie die Schritte 2.1 bis 2.2 aus.
  5. Den Rest des Tumors in 2 mm Würfel in der Petrischale schneiden.
  6. Übertragen Sie sie in eine kryogene Röhre mit Kryomedium zur Reimplantation nach Kryokonservierung.
  7. Legen Sie die Rohre in einen kryogenen Gefrierbehälter gefüllt mit Isopropanol.
  8. Den Behälter zur Zwischenlagerung in einen -80 °C-Gefrierschrank geben. Die Kryoröhren mit Kryomedium nicht direkt in einen flüssigen Stickstofftank geben. Einfrieren Sie sie langsam mit einer Abkühlrate von -1 °C/min, um Tumorgewebe zu erhalten.
  9. Am nächsten Tag die Rohre zur dauerhaften Lagerung in einen flüssigen Stickstofftank überführen.

8. Reimplantation

  1. Halten Sie Rohre in einem flüssigen Stickstoffglas mit flüssigem Stickstoff eingefroren, bis sie bereit sind, Gewebe zu implantieren. Minimieren Sie die Exposition des Gewebes gegenüber Raumtemperatur, um die Lebensfähigkeit zu erhalten und die Einpfropfchancen zu erhöhen.
  2. Kryopreservede Röhre in einem 37 °C Wasserbad auftauen.
  3. Führen Sie die Schritte 2.2–2.4 aus.
  4. Implantieren Sie den aufgetauten Tumor in Mäuse, wie in den Schritten 3.1–3.24 beschrieben.

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Representative Results

Chirurgische orthotopische Implantation mit der Lebertaschenmethode kann menschlichen Lebermetastasen-Melanom-Tumor mit einer hohen Erfolgsrate von 80% innerhalb von sechs Monaten in die Mausleber transplantieren. Der Xenograft-Tumor engraft in die Leber als einsamer Tumor ohne Tochterknötchen (Abbildung 1 und Abbildung 3A). Die chirurgische orthotopische Injektionstechnik in die Leber mit Mikronadeln, die erfolgreich kultivierte humane lebermetastasische uveale Melanomzellen in der Leber in allen Fällen transplantiert haben (Abbildung 2 und Abbildung 3B). Jedoch, einige Fälle hatten Verbreitung rund um den Haupttumor. Das Kontrastmittel erkennt Tumoren in der Leber auf CT, einschließlich kleiner Tumoren von 1 mm Größe (Abbildung 3B). Die Reimplantation von kryokonservierten Tumoren etablierte sie erfolgreich in der Mausleber mit hohen Erfolgsraten. Die nachderalymierten Xenograft-Tumoren nach Kryokonservierung behalten die Eigenschaften der ursprünglichen Patiententumoren und vorkryopservierten Tumoren.

Figure 1
Abbildung 1: Vom Patienten abgeleitetes Tumor-Xenograft-Mausmodell durch chirurgische orthotopische Leberimplantation. Maus wurde nach 6 Monaten nach der Tumorimplantation eingeschläfert. Pigmentierter schwarzer Tumor (schwarzer Pfeil) ist uveales Melanom. Der Tumor wird in den linken Leberlappen eingepfropft. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 2
Abbildung 2: Leber orthotopische menschliche Zelle Linie abgeleitet Tumor Xenograft Maus Modell mit Nadelinjektionsmethode. Maus wurde 8 Wochen nach tumorinjektion eingeschläfert. Pigmentierter schwarzer Tumor (schwarzer Pfeil) ist uveales Melanom. Der Tumor wird in den linken Leberlappen eingepfropft. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 3
Abbildung 3: CT-Bilder von Lebertumoren im linken Leberlappen. Lebertumoren werden auf verbesserten CT nachgewiesen. Normales Lebergewebe wird durch Kontrastmittel verstärkt. Weiße Pfeile zeigen den Magen neben der Leber an. (A) Der Tumor (schwarzer Pfeil), der zuvor in Abbildung 1dargestellt wurde. Die chirurgische orthotopische Implantation bildet einen einsamen Tumor. (B) Die Tumoren (schwarzer Pfeil) zuvor in Abbildung 2dargestellt. Nadelinjektionsmethode bildet einen Cluster von vielen kleinen Tumoren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 4
Abbildung 4: Technische Tipps für die Lebertaschenmethode. (A-C) Linkslappen (weiße Pfeile) der Leber können mit einem Wattestäbchen (schwarzer Pfeil) über einen 1 cm Schnitt aus dem Bauch freigelegt werden. Ein Retraktor ist nicht erforderlich, um den Schnitt zu erweitern. (D) Wattestäbchen drückt sanft auf den Schnitt. Es erhält Hämostase nach einem Schnitt durch das Skalpell (grüner Pfeil). (E) Wattestäbchen rollt nach oben (gekrümmter roter Pfeil). Dies hebt das Leberparenchym, um den Schnitt zu öffnen. Der tumorgelbe Pfeil) wird durch den Schnitt durch ultrafeine Zangen (blauer Pfeil) in die Lebertasche eingeführt. (F) Wattestäbchen rollt nach unten (gekrümmter roter Pfeil), um zu verhindern, dass ein eingefügter Tumor in der Tasche sich zurückzieht. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Discussion

Die aktuellen orthotopischen Xenograft-Modelle sind arbeitsintensiv, zeitaufwändig und teuer zu erstellen. Orthotopische Tumor Xenograft Maus Modelle für Leberkrebs wurden vor mehr als zwei Jahrzehnten etabliert19,20,21. Diese Technik ist jedoch kompliziert und erfordert die Verwendung von speziellen Geräten, wie z. B. einem Mikronadelhalter und 6-0 bis 8-0. feine Nähte unter dem Mikroskop. Tumor und normales Lebergewebe müssen sorgfältig genäht werden, damit die Naht das empfindliche Lebergewebe nicht schädigt. Die konventionellen Techniken führen zu Komplikationen wie Hämatom und Nekrose22. Kürzlich wurde eine modifizierte Technik entwickelt, um diese Probleme zu lösen23. Diese modifizierte Technik verwendet resorbierbare hämostatische Materialien anstelle von Naht, um den Tumor auf der Leberoberfläche zu bedecken. Jedoch, Diese modifizierte Methode deckt den Tumor innerhalb des Leberparenchyms nicht vollständig ab. Ein Teil des Tumors ist außen ausgesetzt. Wir entwickelten eine chirurgische orthotopische Implantationstechnik - die Lebertaschenmethode -, um den Tumor vollständig im Parenchym18unterzubringen. Unsere Methode macht eine Tasche in der Leber, um eine natürliche Umgebung für Tumore zu bieten. Die Lebertaschenmethode ist einfacher als die herkömmliche Technik, so dass wir die Implantation in die Leber innerhalb weniger Minuten nach Beginn der Operation beenden können. Diese Methode führt zur Bildung eines einsamen Tumors in der Leber und löst keine Metastasen aus, zumindest solange wir die Mäuse beobachtet haben, während die Nadelinjektion einer Einzelzellsuspension dazu neigt, sich als intrahepatische Metastasen zu verbreiten17. Ein einsamer Tumor ist besser geeignet, um das Tumorwachstum zu bewerten und wäre nützlich, um die Wirksamkeit in einer Arzneimittelstudie zu bewerten.

Im Vergleich zur ursprünglichen Lebertaschenmethode18haben wir unsere Methoden modifiziert, um die Implantationstechniken zu verbessern. Erstens wurde ein Retraktor während der Operation nicht verwendet, um die Größe des Schnittes zu minimieren. Wenn der Schnitt kleiner ist, können wir die Nähzeit in der Chirurgie verkürzen. Mit einem 1 cm Schnitt im Bauch können wir den linken Lappen mit einem Wattestäbchen(Abbildung 4A-C) leicht nach draußen bringen. Zweitens spielt ein Wattestäbchen drei wichtige Rollen, indem er die Hämostase nach dem Erstellen der Lebertasche stoppt, die Lebertasche öffnet, um einen Tumorbrocken einsetzen zu können, und den Tumorbrocken in der Tasche behält, ohne den Tumor zurückzudrücken(Abbildung 4D- F). Das durchschnittliche Blutungsvolumen betrug etwa weniger als 10% des zirkulierenden Blutvolumens bei Mäusen. Weniger Blutungen sorgten für großes Vertrauen in die Chirurgie. Drittens ist ein Stoffblech nützlich, um den Leberlappen außerhalb des Bauches zu fixieren. Der Leberlappen klebt auf dem Blech und verhindert so, dass der Lappen wieder in den Bauch rutscht (Abbildung 4C). Man kann leicht die Leberoberfläche mit einem Skalpell schneiden und eine Nadel in die Leberoberfläche injizieren. Dadurch wird zerbrechliches Lebergewebe nicht verletzt.

Wir präsentieren zwei Tipps zur Fehlerbehebung für diese Methode. Erstens, wenn eine kleine Einschnittstelle verwendet wird, ist manchmal ein linker Lappen nicht sichtbar. In dieser Situation hält sich der linke Lappen wahrscheinlich an das Zwerchfell. Fügen Sie stumpfe Randzangen zwischen dem linken Lappen und dem Zwerchfell ein, um den Lappen abzuschälen. Zweitens, wenn ein Tumorbrocken mit Zange in die Lebertasche gelegt wird, kann der Tumor an der Zange kleben und sich damit zurückziehen. Drücken Sie den Einschnitt mit einem Wattestäbchen, während Sie die Zange zurückziehen. Dies funktioniert gut, um die Dislokation des Tumors aus der Tasche zu verhindern.

Xenograft-Tumoren sind von Mausgewebe umgeben, obwohl sie orthotopisch implantiert sind. Menschliche Stromalzellen in vom Patienten abgeleiteten Tumoren werden unweigerlich durch Mausstromalzellen ersetzt. Idealerweise sollte das Mausmodell besser menschliches Stromalgewebe um Tumore herum liefern. Chimeric humanisierte Lebermaus oder humanisierte ImmunmausModelle wären hilfreich, um die Transplantation von uvealen Melanomen zu studieren und zu beurteilen, ob der Arzneimittelstoffwechsel mit einer Mensch-Leber- oder einer Human-Immun-Umgebung identisch ist24,25.

Orthotopische Lebertumor Xenograft Maus Modelle erfordern Überprüfung der Tumor-Einrichtung mit bildgebenden Studien. Das handelsübliche CT-Kontrastmittel, das für Mausleber-CT-Bilder entwickelt wurde, ermöglicht die Erkennung von inneren Lebertumoren im Live-Zustand auf CT. Das Kontrastmittel verbessert speziell die normale Leber auf dem CT. Es ist leicht, die unverstärkte Stelle des Tumors26zu unterscheiden. Das Mittel erkennt winzige Tumoren weniger als 1 mm (Tochterknöt) um Haupttumoren auf CT. Das Mittel kann von der Maus toleriert werden, und ermöglicht es, Lebertumoren regelmäßig zu überwachen. Das Mittel würde verwendet werden, um die Wirksamkeit von Anti-Krebs-Medikamenten gegen Leber-lokalisierte Xenograft-Tumoren zu bewerten.

Im Allgemeinen wird empfohlen, PDX-Modelle bei einer relativ niedrigen Durchgangszahl (weniger als 10) beizubehalten, um die genetische und histologische Integrität des ursprünglichen vom Patienten abgeleiteten Tumors zu erhalten27,28,29. Die meisten Forscher verzichten darauf, mehrere Passagen der PDX-Modelle zu machen, um die Anzahl der Passagen und Tiere zu reduzieren. Sobald patientenabgeleitete Tumoren vorübergehend in einem Gefrierschrank aufbewahrt werden, sind wir in der Lage, PDX-Modelle mit einer niedrigeren Durchgangszahl zu steuern, ohne Mäuse zu verschwenden. Dies wird als Biobanking-Strategie bezeichnet. Eine Krebsbiobank ist ein rationaler Ansatz, um die Tumoreigenschaften zu erhalten und die Anzahl der Mäuse zu reduzieren28,30. Die Einführung einer richtigen Biobanking-Methode kann die Bereitstellung von PDX-Modellen anpassen, um den Behandlungsplan des Patienten oder eine Maus-Arzneimittel-Wirksamkeitsstudie in der Zukunft zu erfüllen. Wir erreichten eine Reimplantation von kryokonservierten Tumoren für das Krebs-Biobanking. Wir hoffen, dass dieser Erfolg die Nutzung der PDX-Plattform in naher Zukunft erleichtert.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Acknowledgments

Wir danken M. Ohara, K. Saito und M. Terai für die Durchsicht des Manuskripts. Die Autoren würdigen die kritische Überprüfung der redaktionellen und englischen Unterstützung dieses Manuskripts durch Dr. R. Sato am Fox Chase Cancer Center. Die hier beschriebene Arbeit wurde vom Bonnie Kroll Research Fund, dem Mark Weinzierl Research Fund, dem Eye Melanoma Research Fund der Thomas Jefferson University, der Osaka Community Foundation und der JSPS KAKENHI Grant Number JP 18K15596 in Osaka City unterstützt. Universität. Studien im Labor von Dr. A. Aplin wurden durch das NIH-Stipendium R01 GM067893 unterstützt. Dieses Projekt wurde auch durch einen Dean es Transformative Science Award, einen Thomas Jefferson University Programmatic Initiative Award, finanziert.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Materials, tissues and animals
Buprenorphine
CO2 tank
Cryomedium
Exitron nano 12000 (Alkaline earth metal-based nanoparticle contrast agent) Miltenyl Biotec 130-095-700
HBSS 1x, with calcium & magnesium Corning 21-020-CM
Human liver metastatic uveal melanoma cell line
Human uveal melanoma tissue in the liver All tissue handling should be done in a Biosafety Level 2 hood. Be careful when working with human tissue; always use gloves and avoid direct skin contact. Assume patients may have been infected with HIV or other highly transmissible organisms. Do not process samples known to carry infections.
Iodine
Isoflurane Purdue Products 67618-150-17
Isopropanol Fisher scientific A416-1 Avoid direct contact to skin and eye and inhalation of anesthetic agent.
Liquid nitrogen
Matrigel HC BD 354248
NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) mice Jackson Lab 5557 4 to 8 weeks old
PBS 1x, without calcium and magnesium Corning 21-031-CM
RPMI 1640 Corning 10-013-CV
Sterile alcohol prep pad (70% isopropyl alcohol) Nice-Pak products B603
4% paraformaldehyde phosphate buffer solution Wako 163-20145
70% Ethyl alcohol solution Fisher Scientific 04-355-122
Name Company Catalog Number Comments
Equipments
Absorbable hemostat Johnson and Johnson 63713-0019-61
Autoclave
Body weight measure
Cautery Bovie Medical MC-23009
Cell counter
Centrifuzer
Cotton swab
Cryo freezing container NALGENE 5100-0001
Cryotube SARSTEDT 72.379
Curved scissors World Precision Instruments 503247
Curved ultrafine forceps World Precision Instruments 501302
Fabric sheet
Freezer
F/AIR Filter Canister Harvard Apparatus 600979
Heating pad
Isoflurane vaporizer Artisan Scientific 66317-1
Liquid nitrogen
Liquid nitrogen jar Thermo Fisher Scientific 2123
Micro-CT scan Siemens
Needle holder World Precision Instruments 501246
Petri dishes Fisher Scientific FB0875713
Pipette
Spray bottle
Sterile hood Biosafety level 2 cabinet
Sterile No.11 scalpel AD Surgical A300-11-0
Straight forceps World Precision Instruments 14226
Surgical drape
Tail vein restrainer Braintree Scientific TV-150-STD
Water bath
1 mL TB syringe with 27 G needle BD 309623
1.7 mL tube Bioexpress C-3260-1
5-0 PDO Suture AD Surgical S-D518R13
15 mL conical tubes AZER SCIENTIFIC ES-9152N
27 G needle BD 780301
27 G needle Hamilton 7803-01
50 mL conical tubes AZER SCIENTIFIC ES-9502N
50 µL micro syringe BD 80630
50 µL micro syringe Hamilton 7655-01
100 mL container Fisher Scientific 12594997
200μL tip

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References

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Generierung einer Leber orthotopischen Human Enuveal Melanom Xenograft Plattform bei immundefizienten Mäusen
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Kageyama, K., Ozaki, S., Sato, T. Generation of a Liver Orthotopic Human Uveal Melanoma Xenograft Platform in Immunodeficient Mice. J. Vis. Exp. (153), e59941, doi:10.3791/59941 (2019).More

Kageyama, K., Ozaki, S., Sato, T. Generation of a Liver Orthotopic Human Uveal Melanoma Xenograft Platform in Immunodeficient Mice. J. Vis. Exp. (153), e59941, doi:10.3791/59941 (2019).

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