We presenteren het kipchorioallantoïsche membraanmodel als een alternatief, transplanteerbaar, in vivo model voor de engraftment van gynaecologische en urologische kankercellijnen en tumoren die door de patiënt zijn afgeleid.
Muismodellen zijn de benchmarktests voor in vivo kankerstudies. Kosten, tijd en ethische overwegingen hebben echter geleid tot oproepen tot alternatieve in vivo kankermodellen. Het kipchorioallantoïsche membraan (CAM) model biedt een goedkoop, snel alternatief dat directe visualisatie van tumorontwikkeling mogelijk maakt en geschikt is voor in vivo beeldvorming. Als zodanig probeerden we een geoptimaliseerd protocol te ontwikkelen voor het enten van gynaecologische en urologische tumoren in dit model, dat we hier presenteren. Ongeveer 7 dagen na bevruchting wordt de luchtcel verplaatst naar de gevasculariseerde kant van het ei, waar een opening in de schaal wordt gecreëerd. Tumoren uit murine en menselijke cellijnen en primaire weefsels kunnen dan worden geënt. Deze zijn meestal gezaaid in een mengsel van extracellulaire matrix en medium om cellulaire verspreiding te voorkomen en bieden voedingsstoffen ondersteuning totdat de cellen werven een vasculaire levering. Tumoren kunnen dan groeien tot een extra 14 dagen voorafgaand aan de eieren uitkomen. Door het implanteren van cellen stabiel getrans-transduced met firefly luciferase, bioluminescentie beeldvorming kan worden gebruikt voor de gevoelige detectie van tumorgroei op het membraan en kankercel verspreid over het embryo. Dit model kan mogelijk worden gebruikt om tumorigeniciteit, invasie, metastase en therapeutische effectiviteit te bestuderen. De kip CAM model vergt aanzienlijk minder tijd en financiële middelen in vergelijking met traditionele murine modellen. Omdat de eieren immuungecompromitteerd en immuuntolerant zijn, kunnen weefsels van elk organisme mogelijk worden geïmplanteerd zonder kostbare transgene dieren (bijvoorbeeld muizen) die nodig zijn voor implantatie van menselijke weefsels. Echter, veel van de voordelen van dit model kan potentieel ook beperkingen, met inbegrip van de korte tumor generatie tijd en immunogecompromitteerde / immuun tolerante status. Bovendien, hoewel alle tumortypes hier engraft in de kip chorioallantoic membraan model, ze doen dit met verschillende mate van tumorgroei.
Muizen hebben gediend als het klassieke model organisme voor de studie van menselijke ziekten, met inbegrip van maligniteit. Als zoogdieren, ze delen veel overeenkomsten met de mens. Hun hoge mate van genetische gelijkenis heeft transgene manipulatie van het muizengenoom toegestaan om een enorm inzicht te geven in de genetische bestrijding van menselijke ziekten1. Uitgebreide ervaring in de behandeling van en experimenteren met muizen heeft geresulteerd in hun zijn het model van keuze voor biomedisch onderzoek. Echter, in aanvulling op de ethische en wetenschappelijke bezorgdheid met betrekking tot murine modellen, kunnen ze ook vrij duur en tijdrovend2,3. De ontwikkeling van tumoren kan weken of zelfs maanden duren. De huisvesting bij een typische instelling alleen kan draaien in de honderden tot duizenden dollars, terwijl tumoren zich ontwikkelen. Eierstokkanker is een voorbeeld van dit nadeel, omdat de groei van murine modellen kan gemakkelijk maanden duren. Vertragingen in de voortgang van het onderzoek hebben mogelijk gevolgen voor de aanhoudend lage overlevingskans van 5 jaar van 5 jaar van patiënten met eierstokkanker (d.w.z. een toename van de overleving van slechts 10% over 30 jaar)4. Op dezelfde manier vormen urologische kankers (nier-, prostaat- en blaaskanker) 19% van alle kankergevallen in de Verenigde Staten en 11% van de sterfgevallen in verband met kanker4. Zo kan een nieuwe in vivo benadering van gynaecologische en urologische kankers een laboratorium veel tijd, arbeid en geld besparen, zelfs als dit model alleen wordt toegepast op eerste screeningexperimenten. Bovendien kan de resulterende versnelling van de onderzoeksresultaten aanzienlijke gevolgen hebben voor de 177.000 personen gediagnosticeerd met deze kankers per jaar.
Het kip CAM model biedt vele voordelen die de bovengenoemde problemen aanpakken. Een populair model voor het bestuderen van angiogenese5,6, tumorcel invasie7,8, en metastase7,9, het kuiken embryo CAM model is al gebruikt om vele vormen van kanker te bestuderen, waaronder glioom10,11,12, hoofd en nek plaveiselcelcarcinoom13,14,leukemie15,16, alvleesklierkanker17, en colorectale kanker18. Daarnaast zijn CAM-modellen gegenereerd voor neuroblastoom19, Burkitt lymfoom20, melanoom21, en feline fibrosarcoma22. Eerdere studies hebben ook gepresenteerd engraftment van blaaskanker23 en prostaatkanker cel lijnen24, maar met beperkte protocol details. Eieren zijn niet alleen veel goedkoper dan muizen, maar produceren ook zeer reproduceerbare resultaten25,26. Ze tonen een snelle vasculatuur ontwikkeling, en tumor engraftment kan optreden in zo snel als een paar dagen en worden in de lengterichting gevisualiseerd door het open venster. Met het 21 dagen tijdsbestek tussen eibevruchting en uitkomen, kunnen experimenten binnen een paar weken worden voltooid. Bovendien, de lage kosten, beperkte huisvesting behoeften, en kleine omvang gemakkelijk mogelijk grootschalige experimenten die onbetaalbaar zou zijn voor muis studies.
Daarom hebben we geprobeerd om het CAM-model te optimaliseren voor de engraftment van gynaecologische en urologische kankers. Door de immunogecompromitteerde status van het vroege kippenembryo27kunnen zowel muis- als menselijke cellen gemakkelijk worden geïmplanteerd. Als zodanig hebben we met succes geënt eierstokkanker, nier-, prostaat- en blaaskanker. Voor elk van deze tumortypes accepteert de CAM gemakkelijk gevestigde murine- en/of menselijke tumorcellijnen. Belangrijk is dat vers geoogste primaire menselijke tumorweefsels ook kunnen enten van verteerde cellen of stukken vast weefsel met een hoog succespercentage. Elk van deze soorten kanker en celbronnen vereist optimalisatie, die we hier delen.
Tumorexpansie en -engraftment met behulp van het CAM-model maakt een snellere en direct waarneembare tumorgroei mogelijk dan bestaande in vivo diermodellen. Bovendien zijn de kosten aanzienlijk lager zodra de eerste aankoop van apparatuur is voltooid, vooral in vergelijking met de kosten van immuungecompromitteerde muizen. De eerste, immuungecompromitteerde toestand van kippenembryo’s maakt het gemakkelijk mogelijk engraftment van menselijk en murineweefsel. Zelfs met deze sterke punten heeft het CAM-model beperkingen. D…
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen Dr. Fuyuhiko Tamanoi en Binh Vu bedanken voor de initiële training over deze methode. Discussies met Dr Eva Koziolek zijn instrumenteel geweest in het optimaliseren van deze aanpak en zijn zeer gewaardeerd. Dit werk zou niet mogelijk zijn geweest zonder financiering uit de volgende bronnen: de Tabak-Gerelateerde Ziekte Research Program Postdoctoral Fellowship (27FT-0023, ACS), het Ministerie van Defensie (DoD) Ovarian Cancer Research Program (W81XWH-17-1-0160), NCI / NIH (1R21CA216770), Tabak-Gerelateerde Ziekte Research Program High Impact Pilot Award (27IR-0016), en institutionele UCLA ondersteuning, waaronder een JCCC Seed Grant (NCI/NIH P30CA016042) en een 3R Grant van Office of the Vice Chancellor for Research aan LW.
-010 Teflon (PTFE) White 55 Duro Shore D O-Rings | The O-Ring Store | TEF010 | Nonstick ring for cell seeding. 1/4"ID X 3/8"OD X 1/16"CS Polytetrafluoroethylene (PTFE). |
C4-2 | ATCC | CRL-3314 | Human prostate cancer cell line. |
CWR22Rv1 | CWR cells were the kind gift of Dr. David Agus (Keck Medicine of University of Southern California) | ||
Cytokeratin 8/18 Antibody (C-51) | Novus Biologicals | NBP2-44929-0.02mg | Used at a dilution of 1:100 for immunohistochemical analysis of human ovarian CAM tumors. |
D-Luciferin Firefly, potassium salt | Goldbio | LUCK-1G | |
Delicate Operating Scissors; Curved; Sharp-Sharp; 30mm Blade Length; 4-3/4 in. Overall Length | Roboz Surgical | RS6703 | This is provided as an example. Any similar curved scissors would work as well. |
Dremel 8050-N/18 Micro 8V Max Tool Kit | Dremel | 8050-N/18 | This kit contains all necessary tools. |
Fertilized chicken eggs (Rhode Island Red – Brown, Lab Grade) | AA Lab Eggs Inc. | N/A | A local egg supplier would need to be identified, as this supplier only delivers regionally. |
HT-1376 | ATCC | CRL-1472 | Human bladder cancer cell line. |
Hovabator Genesis 1588 Deluxe Egg Incubator Combo Kit | Incubator Warehouse | HB1588D-NONE-1102-1588-1357 | Other egg incubators may be used, but their reliability would need to be verified. After implantation, a cell incubator with the CO2 disabled may also be used. |
ID8 | Not commercially available, please see PMID: 10753190. | ||
Incu-Bright Cool Light Egg Candler | Incubator Warehouse | 1102 | Other candlers may be used; however, this is preferred among those that we have tested. This candler is included in the aforementioned incubator kit. |
Iris Forceps, 10cm, Curved, Serrated, 0.8mm tips | World Precision Instrument | 15915 | This is provided as an example. Any similar curved forceps would work as well. Multiple brands have been used for this method. |
Isoflurane | Clipper Distributing | 0010250 | |
IVIS Lumina II In Vivo Imaging System | Perkin Elmer | ||
Matrigel Membrane Matrix HC; LDEV-Free | Corning | 354248 | Extracellular matrix solution |
MyC-CaP | ATCC | CRL-3255 | Murine prostate cancer cell line. |
Portable Pipet-Aid XP Pipette Controller | Drummond Scientific | 4-000-101 | Any similar pipet controller would be appropriate. |
PrecisionGlide Hypodermic Needles | BD | 305196 | This is provided as an example. Any 18G needle would work similarly. |
RENCA | ATCC | CRL-2947 | |
Semken Forceps | Fine Science Tools | 11008-13 | This is provided as an example. Any similar forceps or another style that suits researcher preference would be appropriate. |
SKOV3 | ATCC | HTB-77 | Human ovarian cancer cell line. |
Specimen forceps | Electron Microscopy Sciences | 72914 | This is provided as an example. The forceps used for pulling away the shell for bioluminescence imaging are approximately 12.8 cm long with 3 mm-wide tips. |
Sterile Cotton Balls | Fisherbrand | 22-456-885 | This is provided as an example. Any sterile cotton balls would suffice. |
Stirring Rods with Rubber Policeman; 5mm diameter, 6 in. length | United Scientific Supplies | GRPL06 | This is provided as an example. Any similar glass stir rods would work as well. |
T24 | ATCC | HTB-4 | Human bladder cancer cell line. |
Tegaderm Transparent Dressing Original Frame Style 2 3/8" x 2 3/4" | Moore Medical | 21272 | |
Tissue Culture Dishes, 10 cm diameter | Corning | 353803 | This is provided as an example. Any similar, sterile 10-cm dish may be used. Tissue culture treatment is not necessary. |
Tygon Clear Laboratory Tubing – 1/4 x 3/8 x 1/16 wall (50 feet) | Tygon | AACUN017 | This is provided as an example. Any similarly sized tubing would work as well. |