عزل الخلايا السرطانية المتداولة في نموذج الفأر المثلي لسرطان القولون والمستقيم

Cancer Research

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

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

 

Summary

نحن تصف إنشاء الأورام القولون والمستقيم مثلي عن طريق حقن الخلايا السرطانية أو أورغانويدس في الأعور من الفئران والعزلة اللاحقة من الخلايا السرطانية المتداولة (كتس) من هذا النموذج.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Kochall, S., Thepkaysone, M. L., García, S. A., Betzler, A. M., Weitz, J., Reissfelder, C., Schölch, S. Isolation of Circulating Tumor Cells in an Orthotopic Mouse Model of Colorectal Cancer. J. Vis. Exp. (125), e55357, doi:10.3791/55357 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

على الرغم من مزايا سهولة تطبيق وفعالية من حيث التكلفة، ونماذج الماوس تحت الجلد لديها قيود شديدة ولا محاكاة بدقة علم الأورام الورم ونشر الخلايا السرطانية. تم إدخال نماذج الفئران المثلي للتغلب على هذه القيود؛ ومع ذلك، فإن مثل هذه النماذج تتطلب من الناحية الفنية، وخاصة في أجهزة أجوف مثل الأمعاء الكبيرة. من أجل إنتاج الأورام موحدة التي تنمو بشكل موثوق و ميتاستاسيزي، تقنيات موحدة لإعداد الخلايا السرطانية والحقن هي الحاسمة.

قمنا بتطوير نموذج الماوس مثلي من سرطان القولون والمستقيم (كرك) الذي يتطور الأورام موحدة للغاية، ويمكن استخدامها لدراسات البيولوجيا الورم وكذلك التجارب العلاجية. يتم حقن الخلايا السرطانية من أورام أولية، وخلايا الخلايا ثنائية الأبعاد (2D) أو أورغانويد ثلاثي الأبعاد (3D) في الأعور، وبناء على إمكانات النقيلي للخلايا الورم حقن، تشكل الأورام النقيلي للغاية. بالإضافة الى،يمكن العثور على كتس بانتظام. نحن هنا وصف تقنية إعداد الخلايا السرطانية من كل من خطوط الخلايا 2D و أورغانويدز 3D وكذلك الأنسجة الورم الأولية، وتقنيات الجراحية والحقن وكذلك عزل كتس من الفئران الحاملة للورم، وتقديم نصائح لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

Introduction

سرطان القولون والمستقيم (كرك) هو واحد من أكثر الأسباب شيوعا لوفاة السرطان في البلدان الغربية. 1 في حين أن الورم الرئيسي يمكن في كثير من الأحيان أن تقترن، وقوع الانبثاث البعيدة بشكل كبير يفاقم التكهن وغالبا ما يؤدي إلى الموت. 2 ، 3 الارتباط البيولوجي للانبثاث هو الخلايا السرطانية المتداولة (كتس)، التي فصل من الورم، والبقاء على قيد الحياة في الدورة الدموية، نعلق على ظهارة في الجهاز المستهدف، وغزو الجهاز وتنتشر في نهاية المطاف إلى آفات جديدة. 4 على الرغم من أن كتس معروفة لتكون ذات أهمية النذير، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 بيولوجيا فهمها جزئيا فقط نتيجة لندرة المدقع في كرك. 10

نماذج الماوس هي ر قويةأول لدراسة مختلف جوانب البيولوجيا السرطان. يتم إنتاج نماذج الورم الكلاسيكية تحت الجلد عن طريق الحقن تحت الجلد من الخلايا السرطانية في الفئران المتلقي، والتي يمكن أن تكون إما إمونوكومبيتنت (إذا تم استخدام الخلايا السرطانية الفئران جينجينيك) أو نقص المناعة. نماذج الورم تحت الجلد غير مكلفة وإنتاج البيانات بسرعة. ونمو نقطة نهاية الورم يمكن بسهولة وقياس غير جراحية. ومع ذلك، 88٪ من المركبات الجديدة التي أظهرت النشاط المضاد للورم في مثل هذه النماذج تفشل في التجارب السريرية. 11 ويرجع ذلك جزئيا إلى الاختلافات بين الجنسين بين البشر والفئران. ومع ذلك، فإن جزءا كبيرا من هذا الفشل يرجع إلى انخفاض قيمة تنبؤية من نماذج الماوس تحت الجلد.

نماذج الماوس الفصلي، التي يتم فيها حقن الخلايا السرطانية في الجهاز الأصلي ومن ثم تنمو في المكروية الأصلية، وبالتالي تستخدم على نحو متزايد في أبحاث السرطان. 11 ، 12 ، 13 ، 14 نماذج منظار لا محاكاة فقط نمو الأورام المحلية الظروف؛ نتيجة لموقع تشريح التشريحية من نمو الورم، نماذج الماوس مثلي تسمح أيضا محاكاة واقعية للانبثاث، وبالتالي تستخدم لدراسة كتك البيولوجيا 8 ، 15 ، 16 أو ردهم على العلاجات المختلفة في كرك. 13 ، 17

وهناك عيب رئيسي من نماذج الماوس مثلي هو التعقيد الفني. اعتمادا على الجهاز الذي يتم حقن الخلايا، ومنحنى التعلم حتى المجرب هو قادرة على حث الأورام استنساخه طويلة نوعا ما. وهذا ينطبق بشكل خاص على نماذج سرطان القولون والمستقيم، كما تحتاج الخلايا السرطانية إلى أن يتم حقنه في جدار الأمعاء، والذي غالبا ما يؤدي إلى ثقب، تسرب الخلايا السرطانية أو إندولومينال فقدان الخلايا السرطانية. هذاويهدف رتيكل لوصف طريقة إعداد الخلايا من عينات الأنسجة الأولية، وخطوط الخلايا 2D وثقافة أورغانويد 3D وحقنها في الأعور من الفئران. تقنية الموصوفة هنا يؤدي إلى الأورام موحدة للغاية، اعتمادا على بيولوجيا الورم من خط الخلية المستخدمة للحقن، تشكيل استنساخ الانبثاث البعيد و كتس في الفئران المتلقي. 15

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وقد استعرضت التجارب الحيوانية المقدمة هنا بشكل مستقل وأذن بها من قبل لجنة رعاية الحيوان واستخدام الحكومة المؤسسية وأجريت وفقا لاتحاد الاتحادات النباتية لعلوم الحيوان المختبرات (فيلاسا) المبادئ التوجيهية. وقد اتخذت جميع التدابير الممكنة لتقليل المعاناة بما في ذلك التخدير وتسكين أو، إذا لزم الأمر، القتل الرحيم المبكر.

1. إعداد الخلايا و أورغانوادس

ملاحظة: استخدام حجم 20 ميكرولتر مع 100،000 خلايا لكل حقنة. استخدام الطابق السفلي مصفوفة غشاء (بم) من أجل منع التسرب وضمان حقن موحدة. من أجل ضمان نتائج استنساخه، وإجراء فحوصات مصادقة خط الخلية (على سبيل المثال ، عن طريق ستر التنميط) على فترات منتظمة.

  1. إعداد تعليق الخلايا الأولية من الأنسجة الطازجة
    ملاحظة: العمل دائما تحت ظروف معقمة. النقل الفوري للطازجةمطلوب الأنسجة المقطوعة من غرفة العمليات إلى المختبر على الجليد لضمان بقاء عالية من الخلايا.
    يجب أن يكون رفاه المريض والعلاج الأمثل دائما الأولوية الأولى. لذلك، يجب الحصول على عينات الأنسجة للبحوث بطريقة لا تتداخل مع العمل المرضية اللاحقة وتخطيط الورم المقطوع. في معظم الحالات، فمن المعقول بالتالي الحصول على عينات للبحوث التي حصل عليها أخصائي علم الأمراض المدربين من أجل ضمان عدم التدخل في التشخيص المرضي.
    1. مباشرة بعد إزالة العقيمة من عينة مقطوعة (مثالي ~ 1 سم 3 )، ووضع عينة الأنسجة في أنبوب 50 مل قبل مليئة 20-30 مل من الفوسفات مخزنة المالحة (بس). تخزين الأنبوب على الجليد ونقلها إلى المختبر على الفور.
    2. وضع الأنسجة في طبق بتري وغسله مرتين مع الكثير من برنامج تلفزيوني لإزالة الدم المتبقية.
    3. قطع الأنسجة إلى قطع صغيرة (~ 2-4 مم) مع سكالبيل (على سبيل المثال ، مع # 20 أو # 36 شفرة).
    4. استخدام ديسوسياتور وفقا لتعليمات الشركة المصنعة من أجل مواصلة فصل الأنسجة الورم إلى تعليق خلية واحدة. بدلا من ذلك، استخدام بروتوكولات أخرى من الهضم الأنزيمي الورم.
    5. عد الخلايا الناتجة عن تعليق خلية واحدة (على سبيل المثال ، في عداد كولتر أو عدادة الكريات).
    6. أجهزة الطرد المركزي (5 دقائق في 1500 x ج) وغسل تعليق الخلية مرتين مع برنامج تلفزيوني.
    7. ريسوسبيند الخلايا في بم في تركيز 5 × 10 6 خلايا / مل والاحتفاظ بها على الجليد.
  2. إعداد خطوط الخلايا للحقن
    1. تنمو جميع خطوط الخلايا السرطانية القولون والمستقيم تحت ظروف زراعة القياسية (37 درجة مئوية، 5٪ كو 2 ) وإعدادهم في يوم الجراحة.
    2. حصاد الخلايا وفقا لبروتوكولات ثقافة الخلية القياسية، عد الخلايا (على سبيل المثال ، في عداد كولتر أو عدادة الكريات) وحساب ريقكمية سلكي لجميع الحقن اعتمادا على أعداد الحيوانات ليتم حقنه.
    3. إعداد 3-5X من حجم الحاجة في الواقع لحساب الخسائر بيبتينغ والحجم الميت من حقنة الحقن.
    4. أجهزة الطرد المركزي (5 دقائق في 1500 غرام) وغسل تعليق خلية مرتين مع برنامج تلفزيوني.
    5. ريسوسبيند الخلايا في بم في تركيز 5 × 10 6 خلايا / مل والاحتفاظ بها على الجليد.
  3. إعداد العضوي
    ملاحظة: تزرع جميع الثقافات أورغانويد 3D تحت ظروف زراعة القياسية (37 درجة مئوية، 5٪ كو 2 ). وقد نشرت بروتوكولات مفصلة لثقافة العضوية قبل. 18 ، 19 ، 20 على غرار خطوط الخلايا التقليدية، نوصي حجم 20 ميكرولتر بم مع 100،000 الخلايا في الحقن. يتم إعداد أورغانويدس في يوم الجراحة على النحو التالي:
    1. إعداد الوسط التالي (في ما يلي المشار إليهكما دمم / F12 +++): المتقدمة دولبيكو تعديل النسر المتوسطة (دمم) / F12 + 1٪ هيبيس (1M) + 1٪ الجلوتامين (200 ملم) + 1٪ البنسلين / الستربتومايسين.
    2. قبل ملء 15 مل أنابيب مع 1 مل دمم / F12 +++.
    3. نضح بعناية أورغانيدز من سطح لوحة الثقافة ونقل محتويات 3 إلى 5 آبار في أنبوب واحد 15 مل.
    4. كسر بعناية أورغانويدس تصل إلى قطع أصغر من قبل بيبتينغ لهم صعودا وهبوطا مع ماصة الزجاج الموسعة.
    5. إضافة 5 مل دمم / F12 +++ إلى الأنبوب، تليها الطرد المركزي في 1،000 x ج لمدة 5 دقائق.
    6. بعد الطرد المركزي، وإزالة طاف، ريسوسبيند بيليه في 600 ميكرولتر العازلة الإنزيم التفكك ونقل التعليق إلى بئر واحدة من لوحة 6 جيدا.
    7. احتضان عند 37 درجة مئوية لمدة 1-5 دقيقة ثم بعناية الماصة تعليق صعودا وهبوطا من أجل حل أورغانويدس.
      ملاحظة: التحقق من الهضم عن طريق المجهر. فإنه يكتمل عندما تم فصل كل مجموعات الخلاياد إلى خلايا واحدة.
    8. على الهضم الناجح، إضافة 1.4 مل من دمم / F12 +++ لوقف الهضم. ثم نقل جميع الآبار من أورغانويدز هضمها إلى أنبوب 50 مل.
    9. عد الخلايا وحساب المبلغ المطلوب لجميع الحقن.
    10. إعداد 3 - 5X من حجم الحاجة في الواقع لحساب الخسائر بيبتينغ والحجم الميت من حقنة الحقن
    11. أجهزة الطرد المركزي (5 دقائق في 1500 x ج) وغسل تعليق الخلية مرتين مع برنامج تلفزيوني.
    12. معلق الخلايا في بم إلى تركيز 5 × 10 6 خلايا / مل والاحتفاظ بها على الجليد.

2. أورثوتوبيك ماوس نموذج

  1. إعداد الحيوانات المتلقية لعملية جراحية
    ملاحظة: استخدام القديم أسابيع 6-8 NOD.Cg-Prkdc SCID Il2rg tm1Wjl / SzJ (NOD SCID غاما، مجموعة موردي المواد النووية) الفئران كمتلقين. 21 مجموعة موردي المواد النووية هي من بين الفئران الأكثر مناعة، تفتقر إلى خلايا ناضجة B، T و نك جنبا إلى جنب مع غيرها من المناعة ديتأثيرات سلبية. 21 أنها تنمو بشكل موثوق الأورام حتى لو تم حقن عدد قليل من الخلايا وتكون عرضة للغاية الانبثاث البعيد. الفئران نسغ هي مربي ممتازة ويمكن أن تبقى في وحدات محددة مسببات الأمراض التقليدية (سف).
    1. قبل شق الأول، وحقن 0.05 ملغ / كغ من البوبرينورفين تحت الجلد.
    2. استخدام سيفوفلوران في 3-3.5 فول٪ للتخدير العام. فقدان المنعكس اصبع القدم قرصة يشير إلى التخدير كافية.
    3. تغطية عيون الفئران تخدير مع مرهم العيون لتجنب جفاف القرنية.
    4. كبح الفئران في موقف ضعيف على طاولة صغيرة.
    5. حلاقة البطن مع ماكينة حلاقة كهربائية (كريم مزيل الشعر يمكن استخدامها بدلا من ذلك) وتطهير مع 3 مرات على الأقل كلورهكسيدين / اليود و 70٪ الكحول بدلا من ذلك.
    6. تغطية الحقل الجراحي مع الستائر المعقمة.
      ملاحظة: استخدام المضادات الحيوية المحيطة بالجراحة هو اختياري وتخضع للمبادئ التوجيهية المؤسسية.
  2. البطن منتصف البطن والتعرض للالعور
    1. استخدام مقص (المباضع يمكن استخدامها بدلا من ذلك) لجعل شق خط الوسط الصغيرة (3 - 5 ملم) من الجلد على أسفل البطن. التقاط البطن الجهاز العضلي مع ملقط وتوصيل بعناية مع مقص، وبالتالي فتح تجويف البطن.
    2. تحديد و إكستوريديز خارج الأعور مع ملقط أروماتيك. وضع الحقيبة نهاية أعمى من الأعور على البطن لافتا كرانيالي.
    3. مرة واحدة إكستوريزد، والحفاظ على الأعور رطبة باستخدام مسحات المالحة الدافئة في جميع الأوقات.
  3. الحقن مثلي، إغلاق البطن والانتعاش بعد العملية الجراحية
    1. لحقن إنتراسكال، استخدم حقنة القياسية 1 مل مع قنية 30 G. جبل هذه المحاقن على مضخة حقن ميكروينجكتيون، والتي بدورها شنت على ميكرومانيبولاتور.
    2. فهم بعناية غيض من الأعور مع ملقط أروماتيك وتلطيف بلطف من قبل التمسيد ذلك دونوارد مع مجموعة ثانية من ملقط مبلل مع المالحة الدافئة.
    3. وضع قنية مباشرة فوق الأعور.
    4. تنفيذ الخطوات التالية تحت التحكم البصري مع مجهر جراحي مجهر.
    5. فهم بعناية الأعور مع اثنين ملقط أروماتيك في كلا طرفي الجزء إكستيوريديزد من الأعور، تمتد قليلا ثم سحب ببطء على قنية التي يتم وضع موازية ومباشرة أعلاه. من الأهمية بمكان عدم تخمير جدار الأمعاء بأكمله (وبالتالي حقن الخلايا في التجويف)، وكذلك عدم تخمير المصلية بعد النقطة الأولية للاختراق، لأن هذا من شأنه أن يؤدي إلى التسرب ونشر البريتوني.
      1. نقل الأمعاء نحو قنية، وليس قنية نحو الأمعاء. عقد وتمتد الأمعاء بين ملقطين. يجب أن تكون اليدين الجراح يستريح على سطح من أجل الحد من الزلزال.
    6. حقن الخلايا بين المصلية (ينظر إليها على أنها رقيقة جدا، بطانة شفافة فوق ثe الأوعية الدموية داخل الجسم) و موسكولاريس. ولذلك يجب وضع قنية بصريا فوق الأوعية الدموية وتحت غشاء شفافة رقيقة.
    7. استخدام مفتاح القدم لبدء الحقن من أجل الحد من الزلزال في حين قنية داخل جدار الأمعاء.
    8. مرة واحدة قنية في موقف، بدء الحقن. استخدام مدة 20 ثانية، مما أدى إلى 1 ميكرولتر / ثانية الإعداد على وحدة التحكم من المضخة.
      ملاحظة: الحقن في أو بالقرب من الأوعية الدموية التالفة يؤدي إلى نشر داخل الأوعية الدموية مباشرة ورم خبيث بعيد، وينبغي بالتالي تجنبها.
    9. بعد الانتهاء من الحقن، وإزالة بعناية قنية عن طريق سحبه للخلف.
    10. وضع مسحة جافة تحت الأعور، ومن ثم شطف جيدا الأعور مع الماء المقطر من أجل خلايا تسربت ليز، وبالتالي منع نشر البريتوني الاصطناعي.
  4. إغلاق البطن والانتعاش بعد العملية الجراحية
    1. بعد صإنسينغ، عودة بلطف الأعور إلى تجويف البطن.
    2. إغلاق جدار البطن مع 6-0 خيوط تشغيل امتصاص بسرعة.
    3. إغلاق الجلد مع مقاطع الجرح الجراحية.
    4. ضع الماوس على خريطة التدفئة تعيين إلى 38 درجة مئوية حتى تعافى تماما من التخدير.
    5. مراقبة عن كثب حالة ما بعد الجراحة من الفئران لمدة 48 ساعة التالية. في حالة الشدة، وعلاج مع 0.05 ملغ / كغ البوبرينورفين كل 12 ساعة.
    6. مراقبة الفئران مرة واحدة على الأقل يوميا لعلامات الشدة بسبب نمو الورم.

3. عزل الخلايا السرطانية المتداولة من عينات الدم الكاملة

ملاحظة: الحصول على الدم عن طريق ثقب القلب عبر الجلد على الفئران تخدير، تليها القتل الرحيم. من الناحية المثالية، يتم رسم 1000 ميكرولتر من الدم في حقنة معبأة مسبقا مع 100 ميكرولتر من مضاد للتخثر (إثيلينديامينيتتراسيتيك حمض (إدتا) أو الهيبارين). استخدام مضاد للإنسان إبكام (التصاق الخلايا الظهاريةالجزيء) الأجسام المضادة لتحديد كتس. هذا يعمل بشكل جيد جدا إذا تم استخدام خطوط الخلايا الظهارية الإنسان في نموذج الماوس. بالنسبة للأجهزة الأخرى، قد تكون هناك حاجة لأجسام مضادة مختلفة.

  1. إغناء كتك:
    1. قبل ملء 15 مل أنابيب مع 5 مل كثافة التدرج المتوسطة ونقل بعناية الدم في أنبوب 15 مل.
    2. أجهزة الطرد المركزي (30 دقيقة في 300 x ج دون الفرامل) وإزالة بعناية طاف العلوي.
    3. صب بقية إلى أنبوب 15 مل جديدة وأجهزة الطرد المركزي (15 دقيقة، 300 x ج مع الفرامل).
    4. استعادة البيني التي تحتوي على الخلايا وحيدات النوى (تجاهل بقية) وغسل الخلايا مرتين مع برنامج تلفزيوني.
    5. ريسوسبيند بيليه في 200 ميكرولتر بس / 1٪ إدتا وإضافة 4 ميكرولتر من الأجسام المضادة إبكام. احتضان 20 دقيقة على الجليد في الظلام.
  2. الفحص والاختيار
    1. إعداد المخزن المؤقت التالية (في ما يلي يشار إلى التقاط المخزن المؤقت): بس + 10٪ مصل العجل الجنين (فس) + 1٪ البنسلين / Sتريبتوميسين (1٪) + 0.8٪ إدتا.
    2. استخدام قلم باب لرسم دائرة ~ 1 سم في 6 سم طبق بتري العقيمة (يمنع السائل من تفريق في الطبق)، وماصة 700 ميكرولتر من العازلة اختيار في هذه الدائرة.
    3. إضافة 50 ميكرولتر من تعليق الخلية إلى 700 ميكرولتر العازلة اختيار داخل الدائرة. تحقق من كثافة الخلايا مع المجهر. تقسيم العينة إلى أطباق مختلفة إذا كان كثيفة جدا.
    4. انتظر الخلايا لتسوية (~ 5 دقائق).
    5. شاشة انخفاض تعليق خلية للخلايا الملطخة (= إبكام إيجابية).
    6. مرة واحدة يتم العثور على خلية، واختيار الخلية مع ميكرومانيبولاتور ووضعها في 50 ميكرولتر العازلة اعتمادا على تحليل المصب المقصود (على سبيل المثال ، العازلة استخراج الحمض النووي الريبي أو وسط زراعة).
    7. اعتمادا على التحليلات المصب المقصود، عزل الخلايا السلبية إبكام و / أو المتوسطة كضوابط سلبية.
    8. المضي قدما في التحليلات المصب (على سبيل المثال ، ثقافة الخلية، ير).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

نجاح وتوليد توليد أورام القولون والمستقيم في هذا النموذج يعتمد بشكل حاسم على حقن دقيقة من الخلايا دون انسكاب أو تسرب. إذا تحقق ذلك، هذا النموذج هو موثوق للغاية ونادرا جدا النتائج في نشر البريتوني الاصطناعي. تعتمد حركية النمو للأورام وكذلك أنماط نشرها على بيولوجيا الخلايا العضوية المستخدمة والخلايا. 15 في حين أن خلايا HCT116 ميتاستاسيز موثوق بها إلى الكبد في هذا النموذج، SW620 شكل الخلايا الأورام مثلي، ولكن لا ميتاستاسيزي. 15

استخدام خلايا HCT116 في هذا النموذج نتائج موثوق في الفئران الملتحمة في غضون 35 يوما من حقن الخلايا السرطانية. الأورام الأولية قياس حوالي 10 ملم في الحجم ( الشكل 1A والشكل 2A )، الانبثاث الكبد ( الشكل 1B أونغ> والشكل 2B )، والانبثاث الرئة ( الشكل 1C والشكل 2C ) وتعميم الخلايا السرطانية ( الشكل 3 ) موجودة دائما تقريبا. في الفئران تحمل الأورام HCT116، بعد 35 يوما من حقن الخلايا الورم كتس موجودة في وتيرة عالية وكمية ويمكن عزلها بسهولة لتحليل المصب ( الشكل 3 ).

شكل 1
الشكل 1: الصور المجهرية بعد تشريح 35 يوما بعد الحقن مثلي من HCT116 خلايا كرك الإنسان في فصيلة نسغ. ( A ) الورم الرئيسي (خط متقطع) في الأعور. ( ب ) الكبد مع الانبثاث متعددة. ( C ) الانبثاث الرئة (السهام).1large.jpg "تارجيت =" _ بلانك "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: الصور النسيجية من الأجهزة التي تظهر في الشكل 1 . ( A ) الورم الرئيسي (H & E). ( ب ) الانبثاث الكبد (H & E). ( C ) ورم خبيث في الرئة (مكافحة إبكام المناعية). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3
الشكل 3: تداول الخلايا السرطانية (خلايا HCT116 في مجموعة موردي المواد النووية، 35 يوما بعد حقن الخلايا السرطانية). حقل مشرق ( A B )) صور كتس في الخلايا المحيطي الدم وحيدات النوى (بمك) جزء. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

على الرغم من نشاطها ثبت قبل السريرية في نماذج الماوس تحت الجلد، فإن الغالبية العظمى من المركبات الرواية تفشل في التجارب السريرية وأبدا تصل إلى العيادة. 11 وقد أدى هذا القصور الواضح من نماذج الماوس تحت الجلد لمحاكاة بدقة أنماط البيولوجيا والنمو من الأورام إلى تطوير نماذج الماوس مثلي على أساس حقن خلايا الورم مباشرة إلى الجهاز الأصلي.

نماذج الفئران مثلي قادرة على محاكاة البيولوجيا ونشر الأورام الصلبة أكثر من ذلك بكثير بدقة من النماذج تحت الجلد. 15 ومع ذلك، فإن العيوب الرئيسية هي ضعف استنساخ وخاصة في الأجهزة تطلبا من الناحية الفنية مثل الأجهزة المجوفة وكذلك رصد تطالب تقنيا لنمو الورم. في نموذجنا، لذلك ركزنا على حجم الورم في نقطة زمنية محددة مسبقا بدلا من إجراءات التصوير المتكررة، مما يحد من عدد من التقنيةلي وضعت والامتحانات المجهدة للحيوانات. النموذج الموصوف هنا يمكن استخدامه لمختلف التطبيقات مثل توصيف خطوط الخلايا السرطانية، و 15 تحقيقا في علم الأحياء الورم ونشرها وكذلك التجارب العلاجية. 17 نقاط النهاية الواضحة هي حجم الورم الرئيسي وعدد الانبثاث البعيدة، ولكن يمكن أيضا استخدام نقاط نهاية أكثر تفصيلا مثل أرقام كتك 17 أو طرائق التصوير.

الخطوة الأكثر أهمية من بروتوكول لدينا هو سوبيروسال حقن الخلايا السرطانية. وهو يتطلب ممارسة ويجب أن يؤديها في جميع الأوقات تحت التحكم البصري المباشر. إذا كان الإيداع في أي مكان آخر ولكن تحت المصلية ولكن فوق الغشاء المخاطي، لن يكون هناك أي نمو الورم على الإطلاق أو النمو الذي لا يمكن التنبؤ به ونشرها، مما يجعل النتائج لا تضاهى. الأسباب المحتملة الأخرى لعدم وجود تطور الورم وتشمل خلايا غير قابلة للحياة (على سبيل المثال </ إم>، وذلك بسبب فترة زمنية طويلة بين الحصاد وحقن الخلايا) أو لا الفئران سينجينيك تماما. هذا ممكن إذا تم استخدام C57Bl / 6 الفئران. كما أن هناك عدة فروع من C57Bl / 6 (على سبيل المثال ، C57Bl / 6J و C57Bl / 6N) التي تظهر الاختلافات الجينية والمظاهر الظاهرية 22 التي تنعكس أيضا في معدلات أخذ الورم. 23

تقنية حقن عالية التحكم هنا وصفت يؤدي إلى نمو الورم استنساخه للغاية ونشرها ويميز هذا النموذج من نماذج مثلي وصفها سابقا. 24 بالإضافة إلى ذلك، الشطف الأعور مع الماء المقطر بعد حقن الخلايا السرطانية يقلل بشكل كبير من معدل نشر البريتوني الاصطناعي. وبالتالي، إذا يحدث سرطان البريتوني في نموذجنا، فمن الأرجح نتيجة لبيولوجيا خط الخلية بدلا من تسرب الخلايا السرطانية علاجي المنشأ.

قيود هذا مأوديل هي الفئران المتلقي التي يجب أن تكون عوز المناعة إذا كانت خطوط الخلايا البشرية لاستخدامها. وهذا يحد بشدة من تطبيق النموذج في الدراسات المناعية. ومع ذلك، يمكن التغلب على هذا القيد من خلال استخدام خطوط الخلايا الفئران سينجينيك أو أورغانويدز (بيانات غير منشورة). وثمة قيد آخر هو استخدام خطوط الخلايا نفسها. وغالبا ما تكون خطوط الخلايا السرطانية غير شفافة، مما يترك أسئلة حول تمثيلها لبيولوجيا الورم الأصلية. هذا القيد غير موجود في نماذج الفئران المعدلة وراثيا (جيمس)، التي تطور ورم جديد من خلال إدخال طفرات أونكوجينيك الأنسجة محددة. 12 عادة ما تستند هذه الأحجار الكريمة إلى الطفرات الشرطية الخطية (على سبيل المثال الجين أبك فلوكسد) والتنشيط بوساطة كري من الطفرات، إما عن طريق العدوى المحلية مع الغدة كري 25 ، 27 ، 28 أو المروج معين الأنسجة القيادة كريالتعبير. 29 ، 30 ، 31 ومع ذلك، فإن مثل هذه النماذج غالبا ما تتطلب معابر واسعة ولها بيولوجيا متغيرة للغاية. إذا تم استخدام خطوط الخلايا الأولية في النموذج المقدم هنا، يمكن التغلب على الحد من التمثيل التمثيلي المنخفض دون فقدان المزايا الأخرى من نموذجنا مثل استنساخ والفعالية النسبية من حيث التكلفة.

وثمة قيد آخر للتقنية المقترحة هنا هو الاعتماد على إبكام كعلامة سطحية. ومن المعروف جيدا أن إبكام يمكن أن تضيع خلال إمت وأن هناك جزء صغير من كتس التي هي إبكام السلبية. 10 ، 15 لذلك، اعتمادا على الهدف من التجربة وخطوط الخلايا المستخدمة للحقن، ويمكن استخدام وسائل أخرى لتحديد الهوية (على سبيل المثال ، غفب وضع العلامات من الخلايا قبل الحقن).

في الختام، هنا قدم نموذج جيدرس أداة مرنة لدراسة تطور الورم ونشرها في سياق المكروية الأصلي الورم في القولون. إذا تم استخدام خطوط الخلايا النقيلي، فإنه يحاكي بأمانة نشر الخلايا السرطانية في جميع المواقع ذات الصلة ل كرك بما في ذلك كتس في مجرى الدم. ولذلك فهو أداة مفيدة لدراسة التغيرات المظهرية خلال نمو الورم ونشرها ويسمح للعزلة المتكررة وتوصيف كتس في كرك. 15

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgments

وقد دعم هذا العمل مؤسسة الأبحاث الألمانية (وي 3548 / 4-1) و رولاند-إرنست-ستيفتنغ فور جيسونديتسويسن (1/14).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cell culture Media and Components
Advanced DMEM F12 Invitrogen 12634010 DMEM/ F12 +++ medium
HEPES (1 M) Life Technologies GmbH 15630056 DMEM/ F12 +++ medium
Glutamax-I Supplement (200 mM) Life Technologies GmbH 35050038 DMEM/ F12 +++ medium
Penicillin/Streptomycin (PenStrep) Life Technologies GmbH 15140122 DMEM/ F12 +++ medium
DMEM Life Technologies GmbH 61965026 basic medium of 2D cell lines (DMEM/10% FCS)
Fetal Calf Serum (FCS) BIOCHROM AG S 0115 basic medium of 2D cell lines (DMEM/10% FCS)
TrypLE Express enzymatic dissociation buffer Life Technologies GmbH 12604021
Matrigel basement membrane matrix (BMM, phenol red free) CORNING B.V. Life Sciences 356231
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline Life Technologies GmbH 14190169
Trypsin-EDTA (0.25%, Phenol-Red) Life Technologies GmbH 25200072
6-/48-well plates with lid CORNING 3516/3548
cell culture flask 75 cm², 250 mL VWR International GmbH 734-2066
cell culture flask 150 cm², 600 mL Corning B.V. Life Sciences 355001
Eppendorf tubes 1,5 mL / 2 mL Sarstedt AG & Co. 72.706.400/ 72.695.400
15 mL, 50 mL centrifuge tubes Greiner-Bio-One GmbH 188271/227270
TC10 Counting Slides (for TC20 Counting Machine) Bio-Rad Laboratories GmbH 1450016
Pasteur pipettes (glass, 150 mm) Fisher Scientific GmbH 11546963/ FB50251 thinly pulled by using a bunsen burner
gentleMACS Dissociator Miltenyi Biotec 130-093-235 for primary tumor tissue preparation
MACSmix Tube Rotator Miltenyi Biotec 130-090-753 for primary tumor tissue preparation
gentleMACS C Tubes Miltenyi Biotec 130-093-237 for primary tumor tissue preparation
Human Tumor Dissociation Kit Miltenyi Biotec 130-095-929 for primary tumor tissue preparation
Falcon 70 µm Cell Strainer Corning B.V. Life Sciences 352350 for primary tumor tissue preparation
Name Company Catalog Number Comments
Surgical Equipment
Sevoflurane AbbVie Germany GmbH & Co. KG -
Medical oxygen Air Liquide Medical GmbH -
Buprenorphine Temgesic -
Bepanthen - opthalmic ointment Bayer Vital GmbH 10047757
Normal saline 0.9% (E154) Serumwerk Bernburg AG 10013
Aqua ad injectabilia Braun 235144
1 mL Syringe (without dead volume) - Injekt-F SOLO Braun/neoLab 194291661
30G injection needle BECTON DICKINSON 304000
cellulose swabs Lohmann & Rauscher Deutschland 13356
Micro-Adson Forceps FST - Fine Science Tools 11018-12
Iris Scissor - ToughCut FST - Fine Science Tools 14058-11
Olsen-Hegar Needle Holder FST - Fine Science Tools 12002-12
AutoClip Kit FST - Fine Science Tools 12020-00
PDS Z1012H 6/0 C1 (surgical suture) Johnson & Johnson Medical GmbH Z1012H
Table Top Research Anesthesia Machine w/O2 Flush and a Sevoflurane Vaporizer Parkland Scientific V3000PS/PK
UltraMicro Pump with Micro4 Controller World Precision Instruments UMP3-4 equipment for highly controlled orthotopic injection
Footswitch for SYS-Micro4 Controller World Precision Instruments 15867 equipment for highly controlled orthotopic injection
Three-axis Manual Micromanipulator World Precision Instruments M325 equipment for highly controlled orthotopic injection
Magnetic Stand for Micromanipulator World Precision Instruments M10 equipment for highly controlled orthotopic injection
Steel Base Plate for M10 Magnetic Stand World Precision Instruments 5479 equipment for highly controlled orthotopic injection
Hot Plate 062 Labotect 13854
Isis - Hair shaver AESCULAP - Braun -
Binocular Surgical Microscope Parkland Scientific VS-2Z
Name Company Catalog Number Comments
CTC isolation
EDTA Roth 8040.1
Density gradient medium – Ficoll StemCell - Lymphoprep 7801
Alexa Fluor 488 anti-human CD326 (EpCAM) Antibody clone 9C4 BioLegend 324210
Alexa Fluor 488 anti-mouse CD326 (EpCAM) Antibody clone G8.8 BioLegend 118210
Petri Dish, ø 60 x 15 mm, 21 cm², Vent Greiner bio-one 628102
Fluorescence Cell Culture Microscope Leica
Transferman 4r Micromanipulator Eppendorf
CellTram Air Eppendorf aspiration pump connected to the micromanipulator
Dmz Universal Microelectrode Puller Dagan Corporation required for the manufacturing of micro capillaries for single cell aspiration
Prism Glass Capillaries Dagan Corporation
PAP pen Abcam ab2601
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline Life Technologies GmbH 14190169 picking buffer
Fetal Calf Serum (FCS) BIOCHROM AG S 0115 picking buffer
Penicillin/Streptomycin (PenStrep) Life Technologies GmbH 15140122 picking buffer
EDTA Roth 8040.1 picking buffer
Name Company Catalog Number Comments
Immunohistochemistry
Purified anti-human CD326 (EpCAM) antibody clone 9C4 BioLegend 324201 EpCAM immunohistochemistry (cf, fig 2C)
HRP rabbit anti-mouse IgG Abcam ab97046 EpCAM immunohistochemistry (cf, fig 2C)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer statistics, 2016. CA Cancer J Clin. 66, (1), 7-30 (2016).
  2. Weitz, J., Koch, M., Debus, J., Höhler, T., Galle, P. R., Büchler, M. W. Colorectal cancer. Lancet. 365, (9454), 153-165 (2005).
  3. Schölch, S., et al. Circulating tumor cells of colorectal cancer. Cancer Cell Microenviron. 1, (5), (2014).
  4. Steinert, G., Schölch, S., Koch, M., Weitz, J. Biology and significance of circulating and disseminated tumour cells in colorectal cancer. Langenbecks Arch Surg. 397, (4), 535-542 (2012).
  5. Bork, U., et al. Prognostic relevance of minimal residual disease in colorectal cancer. World J Gastroenterol. 20, (30), 10296-10304 (2014).
  6. Bork, U., et al. Circulating tumour cells and outcome in non-metastatic colorectal cancer: a prospective study. Br J Cancer. 112, (8), 1306-1313 (2015).
  7. Rahbari, N. N., et al. Compartmental differences of circulating tumor cells in colorectal cancer. Ann Surg Oncol. 19, (7), 2195-2202 (2012).
  8. Rahbari, N. N., et al. Metastatic Spread Emerging From Liver Metastases of Colorectal Cancer: Does the Seed Leave the Soil Again? Ann Surg. 263, (2), 345-352 (2016).
  9. Rahbari, N. N., et al. Meta-analysis shows that detection of circulating tumor cells indicates poor prognosis in patients with colorectal cancer. Gastroenterology. 138, (5), 1714-1726 (2010).
  10. Steinert, G., et al. Immune Escape and Survival Mechanisms in Circulating Tumor Cells of Colorectal Cancer. Cancer Res. 74, (6), 1694-1704 (2014).
  11. Sharpless, N. E., Depinho, R. A. The mighty mouse: genetically engineered mouse models in cancer drug development. Nat Rev Drug Discov. 5, (9), 741-754 (2006).
  12. Roper, J., Hung, K. E. Priceless GEMMs: genetically engineered mouse models for colorectal cancer drug development. Trends Pharmacol Sci. 33, (8), 449-455 (2012).
  13. Schölch, S., et al. Radiotherapy combined with TLR7/8 activation induces strong immune responses against gastrointestinal tumors. Oncotarget. 6, (7), 4663-4676 (2015).
  14. Schölch, S., Rauber, C., Weitz, J., Koch, M., Huber, P. E. TLR activation and ionizing radiation induce strong immune responses against multiple tumor entities. Oncoimmunology. 4, (11), e1042201 (2015).
  15. Schölch, S., et al. Circulating tumor cells exhibit stem cell characteristics in an orthotopic mouse model of colorectal cancer. Oncotarget. 7, (19), 27232-27242 (2016).
  16. Nanduri, L. K., García, S., Weitz, J., Schölch, S. Mouse Models of Colorectal Cancer-Derived Circulating Tumor Cells. Med Chem (Los Angeles). 6, (7), 497-499 (2016).
  17. van Noort, V., et al. Novel Drug Candidates for the Treatment of Metastatic Colorectal Cancer through Global Inverse Gene-Expression Profiling. Cancer Res. 74, (20), 5690-5699 (2014).
  18. Sato, T., et al. Long-term expansion of epithelial organoids from human colon, adenoma, adenocarcinoma, and Barrett's epithelium. Gastroenterology. 141, (5), 1762-1772 (2011).
  19. Boj, S. F., et al. Organoid models of human and mouse ductal pancreatic cancer. Cell. 160, (1-2), 324-338 (2015).
  20. Gao, D., et al. Organoid cultures derived from patients with advanced prostate cancer. Cell. 159, (1), 176-187 (2014).
  21. Ito, M., et al. NOD/SCID/gamma(c)(null) mouse: an excellent recipient mouse model for engraftment of human cells. Blood. 100, (9), 3175-3182 (2002).
  22. Simon, M. M., et al. A comparative phenotypic and genomic analysis of C57BL/6J and C57BL/6N mouse strains. Genome Biol. 14, (7), R82 (2013).
  23. Kalish, S., et al. C57BL/6N Mice Are More Resistant to Ehrlich Ascites Tumors Than C57BL/6J Mice: The Role of Macrophage Nitric Oxide. Med Sci Monit Basic Res. 21, 235-240 (2015).
  24. Tseng, W., Leong, X., Engleman, E. Orthotopic mouse model of colorectal cancer. J Vis Exp. (10), e484 (2007).
  25. Roper, J., et al. Combination PI3K/MEK inhibition promotes tumor apoptosis and regression in PIK3CA wild-type, KRAS mutant colorectal cancer. Cancer Lett. 347, (2), 204-211 (2014).
  26. Coffee, E. M., et al. Concomitant BRAF and PI3K/mTOR blockade is required for effective treatment of BRAF(V600E) colorectal cancer. Clin Cancer Res. 19, (10), 2688-2698 (2013).
  27. Belmont, P. J., et al. Resistance to dual blockade of the kinases PI3K and mTOR in KRAS-mutant colorectal cancer models results in combined sensitivity to inhibition of the receptor tyrosine kinase EGFR. Sci Signal. 7, (351), ra107 (2014).
  28. Hung, K. E., et al. Development of a mouse model for sporadic and metastatic colon tumors and its use in assessing drug treatment. Proc Natl Acad Sci USA. 107, (4), 1565-1570 (2010).
  29. Wang, F., Johnson, R. L., Snyder, P. W., DeSmet, M. L., Fleet, J. C. An Inducible, Large-Intestine-Specific Transgenic Mouse Model for Colitis and Colitis-Induced Colon Cancer Research. Dig Dis Sci. 61, (4), 1069-1079 (2016).
  30. Xue, Y., Johnson, R., Desmet, M., Snyder, P. W., Fleet, J. C. Generation of a transgenic mouse for colorectal cancer research with intestinal cre expression limited to the large intestine. Mol Cancer Res. 8, (8), 1095-1104 (2010).
  31. Tetteh, P. W., et al. Generation of an inducible colon-specific Cre enzyme mouse line for colon cancer research. Proc Natl Acad Sci USA. 113, (42), 11859-11864 (2016).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics