腫瘍の開発の評価のためのマイクロコンピュータ断層撮影を使用し、肺癌のマウスモデルでの治療に対する応答のフォローアップ
Summary
We describe a method for the detection of tumor nodule development in the lungs of an adenocarcinoma mouse model using micro-computed tomography and its use for monitoring changes in nodule size over time and in response to treatment. The accuracy of the assessment was confirmed with end-point histological quantification.
Abstract
Lung cancer is the most lethal cancer in the world. Intensive research is ongoing worldwide to identify new therapies for lung cancer. Several mouse models of lung cancer are being used to study the mechanism of cancer development and to experiment with various therapeutic strategies. However, the absence of a real-time technique to identify the development of tumor nodules in mice lungs and to monitor the changes in their size in response to various experimental and therapeutic interventions hampers the ability to obtain an accurate description of the course of the disease and its timely response to treatments. In this study, a method using a micro-computed tomography (CT) scanner for the detection of the development of lung tumors in a mouse model of lung adenocarcinoma is described. Next, we show that monthly follow-up with micro-CT can identify dynamic changes in the lung tumor, such as the appearance of additional nodules, increase in the size of previously detected nodules, and decrease in the size or complete resolution of nodules in response to treatment. Finally, the accuracy of this real-time assessment method was confirmed with end-point histological quantification. This technique paves the way for planning and conducting more complex experiments on lung cancer animal models, and it enables us to better understand the mechanisms of carcinogenesis and the effects of different treatment modalities while saving time and resources.
Introduction
肺癌は世界1の周りの癌死の主要な原因です。肺がんの予防、早期発見、および治療 の研究は世界2,3の多くの研究センターで進行中です。肺癌のためのいくつかの動物モデルが開発されており、それらは、起源の肺発癌および細胞のメカニズムの研究において、癌幹細胞の存在を決定する際に、種々の新規な治療戦略4を検査するのに有用であることが証明されています。以前のモデルは、マウス5の感受性株に発癌物質誘発性腫瘍の開始に依存していました。具体的に操作遺伝子損傷の結果としてのノックアウトと肺がんが発生したトランスジェニックマウスモデルの開発は、実質的に腫瘍の誘導を制御し、ヒト肺癌4のいくつかの側面を模倣する能力を向上させました。しかしながら、肺癌の動物モデルの使用における主要な課題は、リアルタイムの方法が存在しないことです正確に識別して、マウスの肺の腫瘍の発症や進展を監視し、そのような治療に応答して、それらの継続的な成長または減少としてそれらのサイズ、で、それ以降の変更を文書化します。これは、腫瘍を同定するために、それらの実験の結果を評価するために、いくつかの時間、労力、およびリソースを消費する技術に頼ら研究を余儀なくされました。腫瘍の誘導に応答する固有の間マウスの変動の存在は、データのばらつきを低減するために、各実験群の動物の多数の使用を必要とします。リアルタイムで処理し、腫瘍の成長または応答を評価することができないことは、サンプルからの資源の浪費で、その結果、盲目的に彼らが正しいデータを収集することを保証するために長時間の実験プロトコルで複数の時点でマウスを安楽死させるために、研究者を余儀なくされました早すぎたり遅すぎたりしている時点で収集。
本研究では、この方法は、小動物マイクロ-Cを利用しますomputed断層撮影（マイクロCT）マウスを生きているに肺腫瘍を検出し、フォローアップするためのスキャナーが導入されています。私たちは、最近記載Sftpc-rtTAのとトレ- FGF9-IRES-EGFPのダブルトランスジェニック（DT）急速にドキシサイクリン6,7-による誘導後の肺腺癌を発症するマウスを使用しました。マイクロCTの使用は、（特に）に私たちを可能に誘導する前に、異常な肺の異常でマウスを除外し、誘導後肺の腫瘍結節の発達を確認し、実験的治療に反応して腫瘍結節の変化を観察します。エンドポイントマウスの安楽死および組織学的評価は、マイクロCTを用いて行っリアルタイム評価の精度を確認しました。私たちは、この技術は、貴重な資源を節約観測時間を短縮し、結果の正確さと理解を向上させながら肺癌動物モデルを用いて、より良い計画実験を行うための道を開くだろうと信じています。
Protocol
Representative Results
Discussion
腫瘍結節の開発や、より計画する肺癌関連の実験を行っている科学者を可能にする肺癌動物モデルにおける治療に対する反応のリアルタイムの肺の異常の識別と監視のためにここで説明するマイクロCTに基づく方法正確かつ効率的な実験は、時間とリソースを節約しながら。我々は以前、同じ目的の6のためにMRIを使用しています。 MRIでの肺結節の検出のためのスキャンおよびしきい?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、日本学術振興会AEHのための科研費（グラント番号25461196）およびTB（グラント番号23390218と15H04833）からのイン援助グラント-と国立衛生研究所HL111190（DMO）を付与することによってサポートされていました。著者らは、動物の遺伝子型決定および組織切片の準備を手伝うことに彼女の努力のためのみゆき山本を承認したいと思います。我々は、技術サポートおよび試薬のための共同研究資源、医学部、慶應義塾大学に感謝しています。
Materials
| micro-X-ray–computed tomography | Rigaku | R_mCT2 | |
| NanoZoomer RS Digital Pathology System | Hamamatsu | RS C10730 | |
| NDP.view2 Viewing software | Hamamatsu | U12388-01 | http://www.hamamatsu.com/jp/en/U12388-01.html |
| Isoflurane Vaporizer – Funnel-Fill | VETEQUIP | 911103 | |
| Induction chamber, 2 Liter W9.5×D23×H9.5 | VETEQUIP | 941444 | |
| Isoflurane | Mylan | ES2303-01 | |
| AZD 4547 | LC Labratories | A-1088 | |
| Pentobarbital | Kyoritsu | SOM02-YA1312 | |
| G24 cannula | Terumo | SP-FS2419 | |
| Paraformaldehyde | Wako | 163-20145 | |
| Microtome | Leica | RM2265 | |
| Doxycycline | SLC Japan/PMI Nutrition International | 5TP7 | |
| ImageJ software | National Institute of health | http://imagej.nih.gov/ij/ | |
| Puralube vet ointment (Occular lubricant) | Dechra | NDC 17033-211-38 |
References
- Ferlay, J., et al. Cancer incidence and mortality worldwide: sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012. Int. J. Cancer. 136, 359-386 (2015).
- Mak, I. W., Evaniew, N., Ghert, M. Lost in translation: animal models and clinical trials in cancer treatment. Am. J. Transl. Res. 15, 114-118 (2014).
- Chen, Z., Fillmore, C. M., Hammerman, P. S., Kim, C. F., Wong, K. K. Non-small-cell lung cancers: a heterogeneous set of diseases. Nat. Rev. Cancer. 14, 535-546 (2014).
- Kwon, M. C., Berns, A. Mouse models for lung cancer. Mol. Oncol. 7, 165-177 (2013).
- Malkinson, A. M. The genetic basis of susceptibility to lung tumors in mice. Toxicology. 54, 241-271 (1989).
- Yin, Y., Betsuyaku, T., Garbow, J. R., Miao, J., Govindan, R., Ornitz, D. M. Rapid induction of lung adenocarcinoma by fibroblast growth factor 9 signaling through FGF receptor 3. Cancer Res. 73, 5730-5741 (2013).
- Arai, D., et al. Characterization of the cell of origin and propagation potential of the fibroblast growth factor 9-induced mouse model of lung adenocarcinoma. J. Pathol. 235, 593-605 (2015).
- Curtis, S. J., et al. Primary tumor genotype is an important determinant in identification of lung cancer propagating cells. Cell Stem Cell. 7, 127-133 (2010).
- Lau, A. N., et al. Tumor-propagating cells and Yap/Taz activity contribute to lung tumor progression and metastasis. EMBO J. 33, 468-481 (2014).
- Santos, A. M., Jung, J., Aziz, N., Kissil, J. L., Puré, E. Targeting fibroblast activation protein inhibits tumor stromagenesis and growth in mice. J Clin Invest. 119, 3613-3625 (2009).
- Zinn, K. R., et al. Noninvasive Bioluminescence Imaging in Small Animals. ILAR J. 49, 103-115 (2008).
- Yao, R., Lecomte, R., Crawford, E. S. Small-Animal PET: What Is It, and Why Do We Need It. J Nucl Med Technol. 40, 157-165 (2012).
- Haruyama, N., Cho, A., Kulkarni, A. B. Overview: Engineering transgenic constructs and mice. Curr Protoc Cell Biol. , (2009).
