Boyuna MRG Ardından Meme Kanseri Beyin Metastaz bir Fare Modeli geliştirmek için ultrason görüntüleme eşliğinde intrakardiyak enjeksiyon

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Bir meme kanseri beyin metastazı fare modeli MDA-MB231/Br-GFP hücreleri ultrason görüntüleme kılavuzluğunda intrakardiyak enjeksiyonu ile kurulmuştur. Multifokal intrakranial metastaz gelişimi, yüksek çözünürlüklü 9.4 T MR kullanılarak uzunlamasına izlenir olmuştur.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Zhou, H., Zhao, D. Ultrasound Imaging-guided Intracardiac Injection to Develop a Mouse Model of Breast Cancer Brain Metastases Followed by Longitudinal MRI. J. Vis. Exp. (85), e51146, doi:10.3791/51146 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Meme kanseri beyin metastazı, evre IV meme kanseri hastalarının% 30'unda görülen, yüksek mortalite ile ilişkilidir. Medyan sağkalım sadece 6 aydır. Bu, klinik senaryo olarak metastatik hücrelerin yayılmasını hemodinamik taklit etmek için uygun hayvan modelleri olması önemlidir. Burada, atimik çıplak farelerin sol ventrikül içine, beyin tropikal göğüs kanseri hücrelerinin doğru bir kılavuz enjeksiyon için küçük bir hayvan ultrason görüntüleme kullanımını sunuyoruz. Boyuna MRG intrakranial başlatılması ve beyin metastazlarının büyümesini değerlendirmek için kullanılır. Ultrason eşliğinde intrakardiyak enjeksiyon doğru enjeksiyon ve bu vesile ile daha yüksek bir oranda başarılı değil sadece sağlar, aynı zamanda bizim önceki el yordamı ile karşılaştırıldığında istatistiksel olarak mortalite oranı azalmıştır. In vivo yüksek çözünürlüklü MRI gibi küçük, hiperintens multifokal lezyonların görülmesini sağlar 310 mikron T üzerinde çapı 3 hafta sonrası enjeksiyon görüntüleri 2-ağırlıklı. Follow-up MR intrakranial tümör büyümesini ve tüm beyin çapında dağıtmak metastaz artan sayısını ortaya koymaktadır.

Introduction

Beyin metastazı erişkinlerde en sık görülen intrakranial hastalıktır. Prognoz bile agresif tedavi ile 4-6 aylık bir medyan sağkalım, son derece kötüdür. Meme kanseri beyin metastazı 1-3 yüksek morbidite ile üç büyük temel kanserlerden biridir. Çeşitli beyin-tropik meme kanseri hatları intrakardiyak veya intracarotid enjeksiyondan sonra 4 beyin metastazı geliştirme yeteneğine sahiptir. Sol ventrikül içine tümör hücrelerinin direkt enjeksiyon akciğer kılcal yatak atlamak ve böylece visseral metastaz en aza beyin metastazı oluşturan sıklığını artırabilir. MDA-MB231Br hat kemirgen modellerinde 5,6 beyin metastazı geliştirmek için en yaygın olarak kullanılan insan göğüs kanser hücre dizilerinde biridir.

Diğer birçok çalışmalarda 4,7 gibi, bizim daha önceki çalışmalarda intrakardiyak enjeksiyon manuel işlem gerçekleştirdik. Ancak sadece% 50 başarılı oran kılavuzu ile elde edildiönceki denemeleri başarısız olursa enjeksiyon ve farelerin bir kısmı tekrarlanan invaziv prosedürler öldü. Burada, atimik farelerde sol ventrikül içine, beyin arayan meme kanseri hücrelerinin enjeksiyonu sağlamak için bir görüntüleme rehberliğinde prosedürünün kullanımını sunuyoruz. Boyuna yüksek çözünürlüklü MRI beyin metastazı intrakranial gelişimini takip uygulanır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Bütün hayvan prosedürleri Teksas Üniversitesi Güneybatı Tıp Merkezi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından kabul edildi.

1.. MDA-MB231/Br-GFP Hücreler hazırlanması

  1. % 10 FBS,% 1 glutamin ve% 1 penisilin / streptomisin içeren DMEM ortamı içinde (nazik Dr. Palmieri ve Steeg, NCI tarafından sağlanan) MDA-MB231/Br-GFP hücrelerini almak ve kültür.
  2. Hücreler ve ortamın rengi durumunu dikkate alınız, ve her 2-3 günde bir ortam değiştirin.
  3. Tripsinize ve adımda tarif edildiği gibi% 80 izdiham 1.3.1-1.3.5 ulaşıldığında hücreleri toplamak:
    1. Tamamen eski orta çıkarın ve yavaşça Hücreleri yıkamak için 5 ml PBS (1x) ekleyin. Çanak PBS çıkarın.
    2. Çanak 1.5 ml Tripsin ekleyin, tüm hücreler tripsin tarafından karşılanmaktadır sağlamak için hafifçe çanak eğin. Geri hücre kuluçka makinesi için çanak koyun ve 1 dakika boyunca 37 ° C'de tutun.
    3. Kuluçka çanak alın ve gözlemlemekhücreler sağlamak için bir optik mikroskop altında, hücreler çanak ayırmak.
    4. Tripsin etkisini durdurmak için 3 ml orta ekleyin. Bir santrifüj tüpüne hücre karışımını toplamak. 5 dakika boyunca 2,000 rpm'de santrifüje karışımı.
    5. Dikkatlice Ortamı çıkarın ve homojen hale gelinceye kadar 5 ml serum barındırmayan ortam içinde hücreler tekrar süspansiyon haline getirin.
  4. Uygun hücre sayısını ve 100 ul hacim içinde 1.75 x 10 5 hücre bir son konsantrasyona bulunan serumsuz DMEM ortamı içine tekrar süspansiyon.
    1. 50 ul hücre karışımı alın ve 50 ul Trypan Mavi ekleyin. Karıştırma işleminden sonra, 10 ul karışımı almak ve dikkatli bir şekilde hücre sayımı slayta ekleyin. Doğru hücre sayısı tahmini sağlamak için birden çok örnekleri kullanın.
    2. Hücre sayımı slayt, bir seferde bir uç ile otomatik hücre sayacı saymaya başlar sopa. Bütün sayma sonuçların ortalama alın ve toplam hücre sayısını hesaplayın.
    3. Yine hücreler santrifüj ve bunları tekrar süspansiyonhacim ul 1.75 x 10 5 hücre/100 nihai konsantrasyonu ile sonuçlanması serumsuz ortamda uygun hacmi.
  5. Önce intrakardiyak enjeksiyon için buz üzerine yerleştirin hücreleri.

2. Ultrason görüntüleme eşliğinde intrakardiyak enjeksiyon

  1. Eski 6-8 hafta arası kadın çıplak fareler (BALB / c nu / nu) kullanın.
  2. Görüntüleme sistemi oturum açın. Dönüştürücü 704 (40 MHz) başlat.
  3. Yeni bir çalışma başlatın ve bilgileri doldurun.
  4. Anestezisi (indüksiyon odasında% 3 isoflurane/100% O 2) ve bir burun konisi yoluyla tüm prosedür esnasında% 100 O 2 (1 dm 3 / dak) izofluran (% 2) ile hayvanları korumak. Hiçbir geri çekilme refleksi ayak tutam ile görülmektedir zaman anestezi teyit edilir.
  5. 37 ° C için görüntüleme tablo sıcaklığını ayarlama Sırtüstü pozisyonda ısıtılmış görüntüleme masaya anestezi fare bantlayın.
  6. Im önce 37 ° C 'de, ultrason jel Olyaşlanma. Fare göğüs jel uygulanır.
  7. Tutucuya vericiyi. Istenen görüntüleme derinlik ulaşana kadar dönüştürücüyü indirin. Sol ventrikül dönüm noktası olarak çıkan aorta (Şekil 1A) ile tespit edilene kadar sahne taşıyın. Sol ventrikül net bir manzara görüntülenmiştir sahne kilitleyin.
  8. Bir 22 G iğne ile bir 1 ml şırınga içine hücre karışımı 100 ul çizin. Yerleştirin ve montaj şırınga şırınga düzeltmek.
  9. Fare göğüs doğru ileri şırınga taşımak ve iğne ucu (fareyi girmeden önce) görüş görüntüleme alanında olduğu kadar dikkatli tarafına tarafına taşımak.
  10. Sol ventrikül aşağı hedefliyoruz iğne yüksekliğini ve açısını ayarlayın.
  11. Ultrasonografi rehberliği altında sol ventrikül içine derhal cilt ve kas katmanları üzerinden intercoastal uzaya şırınga iğnesi nüfuz.
    Sol ventrikül içine iğnenin sokulması başarılı bir göstergesicle şırıngaya taze arteriyel kan (koyu kırmızı kan venöz aksine pembe renkli) reflü
  12. Hücre karışımı yavaş yavaş (Şekil 1 B) enjekte edilir.
  13. Tamamlanmasından sonra, iğneyi dönüştürücüyü yukarı kaldırın, nemli gazlı bez ile ultrason jeli temizlemek ve bandı çıkarın.
  14. Önceden ısıtılmış pad ile temiz bir kafes hazırlayın.
  15. Pad üzerinde hayvan koyun ve tam iyileşme kadar hayvan gözlemlemek.
  16. Hayvanın davranışı iki gün boyunca her 24 saat izleyin.
  17. Genel şartlar ve deney farelerinde komplikasyonlar nörolojik bulgular rutin izlenir.

3. İntrakraniyal Tümör Kalkınma MRG takibi

  1. Beyin metastazı intrakranial gelişimini izlemek için 9.4 Tesla mıknatıs kullanın.
  2. Iki hafta Tümör implantasyon sonrası MRG başlatmak ve üç hafta boyunca haftada bir kez tekrarlayın.
  3. % 3 izofluran ile hayvanları sakinleştirin ve gen altında onları korumakral anestezi (% 1.5 izofluran).
  4. Monitör ve deney boyunca hayvanın vücut ısısı ve solunum sabit tutmak.
  5. Yüksek çözünürlüklü kesitli (1 mm ile 14 dilim kalın, hiçbir boşluk) T 1 - ve T 2 ağırlıklı koronal posterior fossa frontal lob gelen bölgeyi kapsayan görüntüleri, aşağıdaki parametreleri ile elde edilir: T 1-ağırlıklı görüntüler: echo birden dilim (SEMS) dönmeye, TR / TE = 400 msec/20 msn, matriks: 256 x 256, uçak çözünürlükte FOV 20 x 20 mm, 78 x 78 mikron 2. T 2-ağırlıklı görüntüler: 256 x 256, FOV 20 x 20 mm, düzlem çözünürlüğü: 78 x 78 mikron hızlı spin birden dilim (FSEMS) dizileri, TR / TE = 2500 msec/48 msn, 8 yankı trenler, matris echo 28,9.
    Tümör lezyonlar T 2-ağırlıklı görüntülerde normal beyin dokusuna göre daha parlak görünür.
  6. Tümör boyutu elle donanımı tak özetleyen T 2-ağırlıklı görüntülerde belirlenirBizim 8 tarafından yazılmış MATLAB programlarını kullanarak her bir resmin üzerine kitle bölümünü dans ediyorum.
    Çapı, kesit kalınlığı (1 mm) 'den küçük olan, tümörün en çok göz önüne alındığında, tümör boyutu oldukça hacimden düzlemi alanında olarak sunulmuştur.

4. H & E Boyama Metastazlari Onaylanması

  1. Tümör taşıyan beyinleri incelemek hemen son MR taradıktan sonra fareler feda ve Ekim ortamı içine gömmek ve -80 ° C de donduruldu
  2. Bölüm 10 mikron kalınlığında koronal beyin bir dizi kriostat sahip örnekler.
  3. Beyin kesitlerinde H & E boyama yapın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

MRG (düzlem çözünürlükte 78 mikron) yüksek uzaysal çözünürlüğü ile hiperintens lezyonlar (Şekil 2) çapı 310 mikron kadar küçük tespit edilebilir. Bu çalışmada metastaz çok küçük ve nekroz ve ödem gelişme olduğu T-2 ağırlıklı görüntülerde hiperintens lezyon gerçekten tümör kitlesini temsil az.

Uzunlamasına MRI çalışmaları, tümör büyümesinin vivo noninvaziv değerlendirilmesinde sağlar. Şekil 3'te gösterildiği gibi, yüksek çözünürlüklü MRI 3 hafta kalp içi enjeksiyon (Şekil 3A) sonra birkaç küçük lezyonlar tespit etmek mümkün oldu. Haftada 4 günü, önceki tarama tüm görüldü lezyonlar daha büyük oldu; daha yeni lezyon T 2-ağırlıklı görüntülerde (Şekil 3B) çıktı.

H & E boyama (Şekil 4) yaygın veya küme tipi metastatik lezyonlar ya saptandı.Genişlemiş damarlar genellikle nonsprouting anjiyogenezini (Şekil 4D) gösteren, tümör çevresinde görüldü.

Şekil 1
Şekil 1. Ultrason eşliğinde intrakardiyak enjeksiyon. Fare kalp sol ventrikül işareti olarak çıkan aorta (ok) (A) Tanımlama. (B) tümör hücrelerini enjekte sol ventrikül içine bir iğne (ok) ekleme. resmi büyütmek için buraya tıklayın .

Şekil 2, Şekil 2. Yüksek çözünürlüklü T 2 ağırlıklı meme kanseri beyin metastazı görüntüleri. Ondört ardışık MRI dilimleri dört hafta intrakardiyak enjeksiyonu sonrasında alınan temsili fare beyin, açıkça multifokal metastazlar pons ve medulla için koku ampul, tüm fare beyin aracılığıyla dağıtmak. ortaya büyük resmi görebilmek için buraya tıklayın .

Şekil 3,
Şekil 3,. Beyin metastaz gelişme uzunlamasına MRG. 3. haftada bir. Altı ardışık koronal MRG kesitleri T 2-ağırlıklı görüntülerde. B hiper-yoğunluğu ile çoklu lezyonlar belirledi. L artan bir sayıdaesions 4 hafta görüntülerinde ortaya, ve haftada 3 görülen bu lezyonlar büyük oldu. resmi büyütmek için buraya tıklayın .

Şekil 4,
Şekil 4. Mikroskopik lezyonlar H & E boyaması gözlemlenmiştir. Bir. Bir bütün montaj koronal bölümünde çoklu lezyonlar tasvir. BD. Yüksek büyütme görüntüleri (B ve C) yaygın veya küme tipi lezyonlar ya gösterdi. Genişlemiş damarlar tümör çevresinde görüldü. resmi büyütmek için buraya tıklayın .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu çalışmada, bu çalışmada geliştirilen beyin metastazı her hayvan ve hayvansal ölüm gözlenmedi böylece ultrason görüntüleme rehberliğinde sol ventrikül enjeksiyon doğruluğunu garanti olduğunu göstermiştir. Görüntü kılavuzlu enjeksiyon güzelliği deri ve son olarak da, sol ventrikül içine iğne penetrasyon yolu izlenir ve takip etmek katı anatomik yerler gerektiren Manüel prosedür ayrıdır görüntüsü altında ayarlanabilir olmasıdır.

Beyin metastazı intrakranial geliştirme mevcut anlayışların büyük ölçüde hayvan modellerinde 4,10 histolojik çalışmalara dayanmaktadır. Bununla birlikte, histolojik çalışmalar, normal olarak, tümör implantasyonundan sonra farklı zaman noktalarında öldürüldü farelerin çok sayıda gerektirir. Daha da önemlisi, bireysel lezyonlarda zamansal gelişimi hakkında bilgi histolojik çalışmalardan yoksundur.

In vivo görüntüleme büyüktür E vaatV erimliliği her hayvan, kendi kontrol ve çok sayıda zaman noktasında olduğundan beri sekans 7,11 incelenebilir. (310 mikron görebilir gibi küçük çaplı lezyonlar) Yüksek çözünürlüklü T 2-ağırlıklı görüntüler çok erken aşamada multifokal tümör başlaması saptanmasını sağlar. Boyuna MRG bireysel beyin metastazı zamanla muayene sağlar. Ayrıca, in vivo invaziv MR tedavi cevapları, örneğin bütün beyin radyasyon uzunlamasına çalışmada özellikle değerli olacaktır.

Multifokal beyin metastazı oluşumu MDA-MB231Br modelinin özellikleri olduğunu. MDA-MB231/Br-GFP hücre hattı yanı sıra biz, bu çalışmada ebeveyn klon MDA-MB231/Br gösterdi ve MDA-MB231/Br-luc da benzer metastatik lezyonlar gösterirler. Bunun aksine, bu tür MCF-7Br ve 4T1 gibi diğer bazı beyin arayan hat intrakardiyak enjeksiyondan 12 sonra bir tek metastaz geliştirmek için gösterilmiştir. Her ikimodeller, klinik meslektaşları yansıtma, beyin metastazı yararlı hayvan modelleri vardır. Bununla birlikte, bu akciğer ve kemik metastazları gibi beyin metastazları, viseral metastazlar, ek olarak, çoğu kez bu model gözlenir. Sadece beyin metastazı gelişir hayvan modellerinin oluşturulması tedaviye cevabın değerlendirilmesi için, özellikle de kritik olacak.

Sonuç olarak, bir beyin metastazı fare modeli ve bir fare modelinde, çok odaklı intrakranial metastaz gelişimini değerlendirmek için yüksek çözünürlüklü MRI kurmak için görüntüleme rehberliğinde intrakardiyak enjeksiyonu yararını göstermiştir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgments

Biz Dr minnettarız. Bize MDA-MB231Br hücreler sağlamak için Diane Palmieri ve NCI Patricia Steeg. Biz teknik ve meslekdaşlar destek için Dr Ralph Mason, Bay Jason Reneau ve Perran Lopes teşekkür ederim. Bu çalışma DOD IDEA Awards W81XWH-08-1-0583 ve W81XWH-12-1-0317 tarafından kısmen desteklenmiştir. MR deneyler Gelişmiş Görüntüleme Araştırma Merkezi, bir NIH BTRP # P41-RR02584 tesis yapıldı ve ultrason rehberliğinde intrakardiyak enjeksiyon 1S10RR02564801 altında VisualSonics Vevo 770 ile gerçekleştirildi.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
DMEM HyClone SH30022.01  
Trypsin Mediatech 25-051-C1  
Automatic cell counter BioRad TC10  
Isoflurane Baxter International Inc. 1001936060  
VisualSonics Vevo 770 High-Resolution Imaging System  Visual Sonics Inc.  
9.4 T horizontal bore magnet with a Varian INOVA Unity system  Agilent  
O.C.T Compound Sakura Finetek USA 4583  

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Schouten, L. J., et al. Incidence of brain metastases in a cohort of patients with carcinoma of the breast, colon, kidney, and lung and melanoma. Cancer. 94, 2698-2705 (2002).
  2. Lin, N. U., et al. CNS metastases in breast cancer. J. Clin. Oncol. 22, 3608-3617 (2004).
  3. Eichler, A. F., et al. The biology of brain metastases-translation to new therapies. Nat. Rev. Clin. Oncol. (2011).
  4. Lockman, P. R., et al. Heterogeneous blood-tumor barrier permeability determines drug efficacy in experimental brain metastases of breast cancer. Clin. Cancer Res. 16, 5664-5678 (2010).
  5. Yoneda, T., et al. A bone-seeking clone exhibits different biological properties from the MDA-MB-231 parental human breast cancer cells and a brain-seeking clone in vivo and in. 16, 1486-1495 (2001).
  6. Palmieri, D., et al. Her-2 overexpression increases the metastatic outgrowth of breast cancer cells in the brain. Cancer Res. 67, 4190-4198 (2007).
  7. Percy, D. B., et al. In vivo characterization of changing blood-tumor barrier permeability in a mouse model of breast cancer metastasis: a complementary magnetic resonance imaging approach. Invest. Radiol. 46, 718-725 (2011).
  8. Zhou, H., et al. Longitudinal MRI evaluation of intracranial development and vascular characteristics of breast cancer brain metastases in a mouse model. PLoS One. 8, (2013).
  9. Zhou, H., et al. Dynamic near-infrared optical imaging of 2-deoxyglucose uptake by intracranial glioma of athymic mice. PLoS One. 4, (2009).
  10. Zhang, R. D., et al. Differential permeability of the blood-brain barrier in experimental brain metastases produced by human neoplasms implanted into nude mice. Am. J. Pathol. 141, 1115-1124 (1992).
  11. Mason, R. P., et al. Tumor oximetry: comparison of 19F MR EPI and electrodes. Adv. Exp. Med. Biol. 530, 19-27 (2003).
  12. Gril, B., et al. Pazopanib reveals a role for tumor cell B-Raf in the prevention of HER2+ breast cancer brain metastasis. Clin. Cancer Res. 17, 142-153 (2010).

Comments

1 Comment




  1. Breast ultrasound is typically used to weigh up breast abnormalities which are occurred with mammography screening or other breast tests. Ultrasound allows considerable liberty in obtaining breast’s images from almost any orientation. As you can read here http://www.the-american-interest.com/2014/11/03/ultrasound-innovation-may-change-abortion-debate/ that there are new ultrasound device which ease diagnosis and treatment process. Ultrasound helps for finding imaging cysts and many other abnormalities inside the breast.

    Reply
    Posted by: Brock E.
    May 26, 2015 - 5:53 AM

Post a Question / Comment / Request

You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

Usage Statistics