Bu protokol, yüzeysel mesane kanserinin ortotopik bir modelini oluşturmak için benzersiz bir yöntemi tanımlar.
Yöntem makalesi
Bu protokol, yüzeysel mesane kanserinin ortotopik bir modelini oluşturmak için benzersiz bir yöntemi tanımlar.
Bu çalışma, yüksek verimlilik ve hassas tümör lokalizasyonu ile ortotopik bir murin mesane tümör modeli oluşturmak için yenilikçi bir yöntem sunmaktadır. Dişi C57BL / 6J fareleri sırtüstü pozisyonda uyuşturduktan sonra, içeriğini boşaltmak için mesaneye 24 G'lik bir intravenöz iğne yerleştirilir. Daha sonra 34 G'lik bir dağıtım iğnesi kateterden sokulur, mesane kubbe mukozasında fokal bir yaralanma oluşturmak için beş kez döndürülür ve ardından çıkarılır. MB49 hücre süspansiyonu aspire edilir ve kateter yoluyla mesaneye yerleştirilen 30 G'lık bir dağıtım iğnesine bağlanır. Tümör hücreleri basınç altında mesaneye submukozal olarak enjekte edilir. Bu teknik, farelerde minimal travma, yüksek tümör alma oranı ve sabit bir tümör konumu ile sonuçlanır. Basitlik ve mükemmel tekrarlanabilirlik ile karakterizedir. Bu model, mesane kanseri için intravezikal tedaviler geliştirmek için ideal bir deneysel platform sağlar ve bu malignite için tedavi stratejilerinin ilerlemesini ve optimizasyonunu kolaylaştırır.
Mesane kanseri, insidans ve prognozda cinsiyete özgü belirgin eşitsizliklerle birlikte önemli bir küresel sağlık yükünü temsil etmektedir. Bu malignite, her biri farklı patojenik yolaklarla ilişkili farklı moleküler alt tiplerle karakterizedir. Kas invaziv olmayan mesane kanseri (NMIBC) ve kas invaziv mesane kanseri (MIBC) arasında moleküler ve patolojik özellikler önemli ölçüde farklılık gösterir1,2. NMIBC, vakaların yaklaşık% 75'ini oluşturur ve metastaz veya yayılma olmadan lokalize kalan geçiş epitel kökenli tümörleri içerir. Tersine, MIBC, kanser hücrelerinin mesanenin kas tabakasına sızması ile karakterizedir, buna yüksek yayılma riski eşlik eder ve klinik uygulamada sıklıkla sistektomi gerektirir3.
Klinik öncesi araştırmalarda, hastalığın yüzeysel aşamasını doğru bir şekilde temsil eden modeller, ilaç tedavilerini değerlendirmek için gereklidir. Bu nedenle, yüzeyel mesane karsinomu in situ modelinin oluşturulması, klinik ilaçların ve yenilikçi damlatma tedavilerinin geliştirilmesi için kritik bir araştırma aracı olarak hizmet etmesi açısından büyük önem taşımaktadır.
Murin ortotopik mesane kanseri modellerinin geliştirilmesi geleneksel olarak zorluklarla karşı karşıya kalmıştır. Kimyasal olarak indüklenen modeller genellikle yüzeysel tümörler olarak başlar, ancak büyük ölçekli deneylerde faydalarını sınırlayan değişkenlik ile invaziv formlara dönüşebilir4. Tümör hücrelerinin mesane duvarından5 enjeksiyonuna dayanan geleneksel ortotopik implantasyon modelleri, yüzeysel mesane kanserini aslına uygun olarak yeniden üretmek için mücadele eder. Tümör hücresi damlatma 6,7,8,9,10 ile birlikte mukozal yaralanma dahil olmak üzere alternatif yöntemler denenmiştir, ancak yüksek mortalite oranları ve düşük tümör alma oranları ile sınırlıdır ve daha geniş uygulamalarını engellemektedir.
Bu çalışma, mevcut modellere kıyasla daha fazla stabilite, daha düşük mortalite ve sabit tümör pozisyonu gösteren bir yüzeyel mesane kanseri modeli oluşturmak için yeni bir yöntem geliştirmeyi amaçlamaktadır. Mevcut model, hastalığın erken evrelerinde daha kesin bir temsilini elde ederek, önleyici ve terapötik müdahalelerin titiz değerlendirmesini geliştirmeye ve böylece mesane kanseri tedavisini ilerletmeye hazırdır.
Tüm hayvan deney protokolleri ve prosedürleri, Tianjin, Çin'deki Tianjin Tıp Üniversitesi Hayvan Deneyleri için Etik İnceleme Komitesi tarafından onaylanmıştır (onay numarası SYXK: 2020-0010). Bu çalışma için altı ila sekiz haftalık dişi C57BL / 6J fareleri kullanıldı. Hayvanlar, 12 saatlik aydınlık-karanlık döngüsü, 21-25 °C arasında değişen sıcaklıklar, %30-%70 arasında ayarlanabilir nem seviyeleri ve aksi belirtilmedikçe yiyecek ve suya sınırsız erişim dahil olmak üzere kontrollü çevre koşulları altında barındırıldı. Kullanılan reaktiflerin ve ekipmanın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Hücre hazırlığı
2. Hayvan hazırlama
3. Hayvan ortotopik tümör modeli üretimi
4. Ameliyat sonrası izleme
Submukozal enjeksiyonların etkinliği başlangıçta Tripan Mavisi uygulaması ile değerlendirildi. Enjeksiyondan sonra, boyanın submukozal tabaka içindeki dağılımı net bir şekilde görüntülendi ve enjekte edilen maddelerin kesin ve kontrollü bir şekilde verildiğini doğruladı (Şekil 1).
Tümör gelişimi titizlikle takip edildi. İmplantasyondan yaklaşık 14 gün sonra, mesane neoplazisinin göstergesi olan kritik bir semptom olan kayda değer bir hematüri insidansı gözlendi. Tümörler, mesanenin submukozal tabakası içinde sağlam bir şekilde yerleşmiş olarak tanımlandı. Bu tümörlerin erken büyüme paterni, NMIBC'nin sınıflandırması ile tutarlı olarak geniş, invaziv olmayan genişleme ile karakterize edildi. Histolojik inceleme, kas invazyonunun olmadığını doğruladı, tümörler submukozal tabaka ile sınırlıydı ve böylece NMIBC kriterleriyle uyumlu hale geldi (Şekil 2).
Makroskopik gözlemler tümör oluşum sürecini daha da doğruladı. Tümörler görsel olarak farklıydı ve çeşitli boyut ve şekillerde papiller büyüme sergiliyordu (Şekil 3). Ek olarak, tümörler nispeten yavaş büyüdü ve deneyde araştırma için yeterli zaman sağladı (Şekil 4).
Bu çalışmada, tümör lokalizasyonunu ve üretral tohumlamanın olmadığını doğrulamak için implantasyon için MB49-luc hücreleri kullandık ve ardından küçük hayvan görüntülemesi yaptık. Şekil 5 , tümör hücresi enjeksiyonundan 35 gün sonra çekilen in vivo biyolüminesans görüntülerini göstermektedir ve tümörün, üretrada olduğu gibi ektopik tohumlama kanıtı olmaksızın mesanede bulunduğunu açıkça göstermektedir.
Tümör dokusu tipik olarak implantasyondan 14 gün sonra tespit edilebilir hale gelir. Deneyimlerimize göre, farelerin% 70'i veya daha fazlası 14. güne kadar hematüri sergiliyor. İşlem genellikle mortalite ile sonuçlanmaz. Müdahale edilmezse, ötenazi 60. güne kadar gerekli hale gelir. Ötenazi kriterleri arasında uyuşukluk, kaşeksi, fırfırlı kürk, kamburluk, tepkisiz davranış veya başlangıçtaki vücut ağırlığının %≥20'lik bir kaybı bulunur.

Şekil 1: Tripan mavisi ile submukozal enjeksiyonun etkinliği. Tripan Mavisi kullanılarak submukozal enjeksiyon etkinliğinin gösterilmesi. Oklar, PBS ile üç yıkamadan sonra bile artık Tripan Mavisi'nin görünür kaldığı enjeksiyon bölgelerini gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Tümör implantasyonunun histolojik doğrulaması. H&E boyama ile submukozada tümör implantasyonunun histolojik olarak doğrulanması. Ölçek çubuğu: 50 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Mesane tümörlerinin doğrudan görüntülenmesi. Mesane tümörlerinin doğrudan görüntülenmesi, tümör tabanında belirgin vasküler proliferasyonun vurgulanması. Ölçek çubuğu: 2 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: İmplantasyondan sonraki 35. günde tümör durumu. İmplantasyon sonrası 35. günde tümör durumunun değerlendirilmesi. Tümör tabanındaki mesane duvarı, geniş kapsamlı bir tümör tabanının eşlik ettiği genişlemiş ve düzensiz kan damarları sergiler. Ölçek çubuğu: 2 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Mesane kanserinin in vivo biyolüminesans görüntülemesi. MB49-LUC mesane kanseri hücreleri ile implantasyondan 35 gün sonra farelerin in vivo biyolüminesans görüntüleri. Görüntüler, floresan yoğunluğunu temsil etmek için renk kodludur: kırmızı, yüksek floresansı (yüksek tümör aktivitesi) ve mavi, düşük floresansı (düşük tümör aktivitesi) gösterir. Tümöre özgü biyolüminesans sinyalini ölçmek için mesane bölgesinde İlgi Alanları (ROI) seçildi. Sonuçlar, tümörlerin mesanede lokalize olduğunu ve üretrada olduğu gibi ektopik tohumlama kanıtı olmadığını göstermektedir. Düşük sinyal bölgeleri, dokuya nüfuz eden yüksek yoğunluklu alanlardan gelen dağınık sinyallere bağlı olabilir ve mutlaka tümör hücrelerinin varlığını göstermez. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Kanser hücrelerinin intravezikal uygulama diyagramı. Yüzeysel mesane kanserinin ortotopik modelini oluşturmak için kanser hücrelerinin intravezikal uygulamasının şematik gösterimi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: Modifiye edilmiş dağıtım iğnelerinin konfigürasyonu. 24 G kateter içinde modifiye edilmiş dağıtım iğnelerinin konfigürasyonu. (A) 24 G kateter içindeki 34 G dağıtım iğnesinin fotoğrafı. (B) 24 G kateter içindeki 30 G dağıtım iğnesinin fotoğrafı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Mesane kanseri ile ilgili araştırmalar, hem temel hem de uygulamalı araştırmalar için vazgeçilmez olan hayvan modellerine dayanmaktadır. Tümör büyüme ortamını daha iyi taklit etmek için, ortotopik mesane tümör modelleri, deri altı tümör modellerine kıyasla üstün bir yaklaşım sağlar11.
Şu anda, ortotopik mesane kanseri modelleri deneysel amaçlara dayalı olarak iki ana tipe ayrılabilir: hastadan türetilmiş ksenogreft (PDX) modelleri1 ve hücre hattından türetilmiş ksenogreft (CDX) modelleri5 gibi immün yetmezliği olan fareleri kullananlar ve sinjeneik aşılama modelleri12 gibi immünokompetan fareleri kullananlar.
PDX modeli, hastadan türetilen tümör dokularının immün yetmezliği olan farelere implante edilmesini içerir ve tümörün kemoterapötik ilaçlara yanıtının kişiselleştirilmiş değerlendirmesine olanak tanır. Bununla birlikte, bu farelerde sağlam bir bağışıklık sisteminin olmaması, bağışıklıkla ilgili mekanizmaları incelemek için önemli sınırlamalar sunar. Benzer şekilde, insan kaynaklı tümör hücre dizilerini kullanan CDX modeli, yüksek tümör oluşum oranları sunar, ancak aynı zamanda bir bağışıklık mikro ortamının yokluğundan da muzdariptir5.
İmmünkompetan fareler bağlamında, ortotopik mesane tümörleri oluşturmak için birincil yöntem, in situ mesane tümörleri oluşturmak için murin kaynaklı MB49 hücre hatlarının mesane duvarına enjekte edilmesini içerir12. Bu prosedür, laparotomi ve tümör hücrelerinin intravezikal enjeksiyonunu gerektirir ve potansiyel tümör hücresi sızıntısı ve iğne yolu tohumlanması gibi zorluklar ortaya çıkarır. Sonuç olarak, insan mesane kanserinin kas invaziv olmayan aşamalardan kas invaziv aşamalara ilerlemesinin doğru bir şekilde tekrarlanmasını engelleyen yüzeysel mesane tümörleri oluşturmak zordur13.
Yüzeysel ortotopik mesane tümörlerini oluşturmak için, geleneksel modelleme teknikleri tipik olarak asit-baz çözeltileri veya elektrokoter gibi ajanlar kullanılarak mukozal yaralanmanın indüklenmesini ve ardından 2 saat veya daha fazla tutma süreleri ile tümör hücresi süspansiyonlarının intravezikal damlatılmasını içerir 8,14. Bununla birlikte, bu metodolojiler birkaç önemli sınırlama sunar. İlk olarak, mesane içindeki tümör implantlarının sayısında ve konumunda tekdüzelik sağlayamazlar, böylece modelin tekrarlanabilirliğini tehlikeye atarlar. Ayrıca, bu teknikler genellikle ciddi mesane hasarına neden olur ve bu da yüksek ölüm oranlarına yol açar. Ortaya çıkan mesane skarlaşması ve azalmış kapasite, tekrarlayan intravezikal instilasyonları gerektiren yeni terapötik ajanlar üzerindeki çalışmalar için önemli engeller oluşturmaktadır. Bu sadece deneysel sonuçların güvenilirliğini baltalamakla kalmaz, aynı zamanda hayvan refahı ile ilgili etik kaygıları da artırır.
Bu nedenle, yüzeysel insan mesane kanserini doğru bir şekilde simüle edebilen bir hayvan modeli geliştirmek, tümör proliferasyonunu ve ilerlemesini anlamak için daha iyi bir deneysel platform sağlayacaktır. Böyle bir model, yeni intravezikal terapötik ajanları araştırmak ve mesane kanseri biyolojisi hakkındaki bilgimizi ilerletmek için paha biçilmez olacaktır.
Bu çalışma, tümör hücrelerini basınç altında submukozal olarak enjekte etmek için künt uçlu bir dağıtım iğnesi kullanan bir in situ implantasyon yöntemini tanımlamaktadır (Şekil 6). Çalışma, in situ bir tümör modeli oluşturmak için MB49 hücre hattını ve dişi C57BL / 6J farelerini kullanır.
Bu modelin inşası sırasında, normal mesane mukozal yüzeyindeki koruyucu tabaka, doğrudan tümör hücresi damlatması için önemli bir zorluk teşkil eder ve genellikle etkili tümör oluşumunu önler8. Sonuç olarak, tümör hücresi implantasyonu için uygun bir "toprak" oluşturmak için 34 G künt bir iğne kullanarak mesane kubbesinde lokalize yaralanmayı indüklemek gerekir.
Bu çalışmada kullanılan 34 G ve 30 G dağıtım iğneleri kısmi modifikasyonlara uğramıştır. 34 G'lik iğnenin ucu, hafif düzensiz bir uç oluşturmak için kenetlenmiştir ve bu da mukozal hasara neden olma kabiliyetini artırmıştır. Hem 34 G hem de 30 G iğnelerin bağlantı noktaları, 24 G kateter üzerindeki açıkta kalan kısımların sırasıyla 0,3 mm ila 0,5 mm (Şekil 7A) ve 1 mm ila 1,5 mm (Şekil 7B) olmasını sağlamak için kesilmiştir.
Tüm bu prosedür 10 dakika içinde tamamlanabilir, bu da intravezikal damlatma için laparotomi veya uzun süreli üretral ligasyon ihtiyacını ortadan kaldırır. Ancak, bu yaklaşımın da sınırlamaları vardır. Bu modelleme yönteminde yer alan çoklu teknik adımlar nedeniyle, kalıcı kateterin üretradan mesaneye yerleştirilmesi ve mesane duvarını delmeden uygun mukozal yaralanma derecesini elde etmek için 34 G künt iğnenin döndürülmesi gibi, deneyciler tümör implantasyonunun başarı oranını artırmak için pratik yapmalıdır. Ek olarak, mukozal yaralanma veya tümör hücresi enjeksiyonu sırasında aşırı kuvvet kullanılırsa, mesane delinmesine veya kas tabakasına tümör implantasyonuna yol açabilir.
Sonuç olarak, bu teknik, invaziv prosedürlere veya uzun süreli intravezikal retansiyona gerek kalmadan daha kısa işlem süresi, daha düşük mortalite ve tümör lokalizasyonu ve büyümesinde daha iyi tutarlılık dahil olmak üzere geleneksel yöntemlere göre önemli avantajlar sunmaktadır. Bu faydalar, onu mesane kanseri için yeni terapötik ajanları değerlendirmeyi amaçlayan klinik öncesi çalışmalar için değerli bir araç haline getirmektedir.
Yazarlar rekabet eden çıkarları olmadığını beyan ederler.
Bu çalışma, Tianjin Belediye Sağlık Endüstrisi Anahtar Proje fonu tarafından desteklenmiştir (hibe no. TJWJ2022XK014), Tianjin Belediye Eğitim Komisyonu'nun Bilimsel Araştırma Projesi fonu (hibe no. 2022ZD069), Tianjin Üroloji Enstitüsü Yetenek Finansman Programı (hibe no. MYSRC202310), Tianjin Tıp Üniversitesi İkinci Hastanesi Klinik Tıp Araştırma Projesi fonu (hibe no. 2023LC03), Tianjin Tıp Üniversitesi İkinci Hastanesi Gençlik Fonu (hibe no. 2022ydey15) ve Tianjin Tıp Üniversitesi İkinci Hastanesi Üroloji Anabilim Dalı Yetenek Geliştirme Projesi (hibe no. MNRC202313). Sponsorlar, makalenin hazırlanmasında, gözden geçirilmesinde ve onaylanmasında rol oynamıştır.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 34 G dağıtım iğnesi | Suzhou Haorun Fluid Technology Co., Ltd., Suzhou, Çin | SGL-362 | |
| 30 G dağıtım iğnesi | Suzhou Haorun Fluid Technology Co., Ltd., Suzhou, Çin | SGL-362 | |
| Avertin | Sigma-Aldrich LLC | T48402 | |
| Tripan mavisi | Sigma-Aldrich LLC | 302643 |
Bu makale yayımlandı
Video yakında