Бесклеточной и клеточных легких модель для изучения метастазов опухоли
Summary
Здесь мы представляем собой протокол для ex vivo легких Рак модель, которая имитирует шаги прогрессии опухоли и помогает изолировать первичной опухоли, циркулирующих клеток опухоли и метастатического поражения.
Abstract
Это сложно изолировать опухолевых клеток в различных точках прогрессии опухоли. Мы создали ex vivo легких модель, которая может показать взаимодействие опухолевых клеток с естественным матрицы и постоянный поток питательных веществ, а также модель, которая показывает взаимодействие опухолевых клеток с нормальной клеточных компонентов и природные матрицы. Бесклеточной ex vivo легких модель создается путем изоляции блока легочное сердце крысы и удаления всех клеток, с помощью процесса decellularization. Правого главного бронха связана с и опухолевые клетки помещаются в трахею шприца. Клетки двигаться и заполнения левого легкого. Легких затем помещается в биореакторе, где легочной артерии получает постоянный поток средств массовой информации в замкнутом контуре. Опухоль, выращенных на левого легкого является первичной опухоли. Опухолевые клетки, которые изолированы в оборотных средствах циркулируют опухолевые клетки и клетки тумора в правом легком, метастатического поражения. Легких сотовой ex vivo модель создается путем пропуска decellularization процесса. Каждая модель может использоваться для ответа на вопросы различных исследований.
Introduction
Метастазами рака является виновником за большинство случаев смерти, связанных с раком и создает конечной задачей в усилиях по борьбе с раком. Общая цель этого метода заключается в разработке протокола для четырехмерное (4-D) ячейку культуры, которая имеет измерение потока, помимо роста трехмерной (3-D) клеток. Он представляет собой три этапа процесса метастазы [т.е., первичной опухоли, циркулирующих клеток опухоли (CTCs) и метастатические поражения].
За последние три десятилетия ученые всего мира дали беспрецедентную богатство информации, чтобы понять механизмы, лежащие в основе метастатическим прогрессии в другой раках, которые улучшили перспективы лечения или выживаемости без прогрессирования. Клиническое ведение некоторых видов рака, таких как рак молочной железы, значительно улучшились1; Однако некоторые виды рака, таких как рак легких, еще бедными выживания2. In vitro и in vivo Животные модели играют важную роль в создании новых понимание механизмов, лежащих в основе развития болезни. В последние несколько лет мобильный линии производные ксенотрасплантатов (CDX) и пациент производные ксенотрасплантатов (PDX) были больше интереса, как они сохраняют многие соответствующие особенности первичной опухоли человека3, например Кинетика роста, гистологические особенности, поведенческих характеристики и ответ на терапию. Однако каждая модель имеет свои ограничения, чтобы понять механизм формирования КТК и метастазов в далекой орган4,5,6.
Недавно мы разработали модель 4-D ex vivo рака легких, используя понятие органа реинжиниринга и на основе перфузии клеточной культуры. Она имитирует рост рака легких человека путем формирования конкреций perfusable опухоли, которые растут с течением времени с аналогичных человека рак выделяется белка производство7. Он представляет собой подпись выражение гена, которая предсказывает плохой выживаемости у пациентов с раком, а также показывает терапевтические реакции к регрессии опухоли после лечения цисплатином8,9. Далее модель легких была изменена таким образом, чтобы он может образовать метастатического поражения. ЦОК развиваются от первичной опухоли и intravasate в сосудистую и extravasate в контралатерального легкого сформировать метастатического поражения10. Ген выражение исследования показывают собственный выражение профиль первичной опухоли, ЦОК и метастатических поражений и upregulation подмножество генов, необходимых для фенотип10. Этот метастатического процесса происходит из-за присутствия биологических условий, видел у пациентов с раком. Преимуществом этой модели является наличие естественных матрицы и архитектуры и перфузии питательных веществ, что приводит к образованию опухоли конкреций. Кроме того он также предоставляет возможность для изучения воздействия различных компонентов микроокружения опухоли или наркотиков на опухолевой прогрессии с течением времени. Эта модель может использоваться для расти диапазон клеток рака (рак легких, рак молочной железы, саркомы и т.д.) в лаборатории set-up.
Protocol
Representative Results
Discussion
4-D ex vivo легких предоставляет возможность для изучения роста опухоли и метастазов в лаборатории set-up. Родной легких матрица представляет собой сложную систему, которая обеспечивает поддержку для нормальной ткани и поддерживает ячеек взаимодействия, взаимодействие клеток матрица, ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
P. мин Ким получил грантовую поддержку от второй Джон W. Kirklin исследований стипендии, Американская ассоциация грудной хирургии, Грэм исследовательский фонд, Хьюстон методистской специальности врач группы Грант и Майкл м. и Джоанн H. конуса исследований премии. Мы благодарим Энн Сайкин за редактирование язык рукописи.
Materials
| Sprague Dowley rat | Harlan | 206M | Male |
| Chlorhexidine swab | Prevantics, NY, USA | NDC 10819-1080-1 | |
| Heparin | Sagent Pharmaceuticals, Schaumburg, IL, USA | NDC 25021-400-10 | |
| 18-gauge needle | McMaster Carr, USA | 75165A249 | |
| 2-0 silk tie | Ethicon, San Angelo, TX, USA | A305H | |
| Masterflex L/S pump | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-07554-80 | |
| Masterflex L/S pump head | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-07519-05 | |
| Masterflex L/S pump cartridge | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-07519-70 | |
| Tygon Tube | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 14171211 | |
| MasterFlex Pump tube | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 06598-16 | |
| Female luer lock connectors | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45508-34 | 75165A249 |
| Male luer lock connectors | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45513-04 | |
| black nylon ring | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-45509-04 | |
| Intravenous set | CareFusion | 41134E | |
| Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Fisher Scientific | CAS151-21-3 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-1L | |
| Antibiotics | Gibco | 15240-062 | |
| Silicone oxygenator | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | ABW00011 | Saint-GoBain- |
| Wire mesh | 1164610105 | Lowes | New York Wire |
| Female luer Lug Style TEE | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45508-56 | |
| Male luer integral lock ring to 200series Barb | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45518-08 | |
| Female luer thread style coupler | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45508-22 | |
| Clave connector | ICU Medical | 11956 | |
| Hi-Flo ™4-way Stopcock w/swivel male luer lock | smith Medical | MX9341L | |
| MasterFlex Pump tube | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 06598-13 | for cannula |
References
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer Statistics, 2017. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 67 (1), 7-30 (2017).
- Torre, L. A., Siegel, R. L., Jemal, A. Lung Cancer Statistics. Advances in Experimental Medicine and Biology. 893, 1-19 (2016).
- Lallo, A., Schenk, M. W., Frese, K. K., Blackhall, F., Dive, C. Circulating tumor cells and CDX models as a tool for preclinical drug development. Translational Lung Cancer Research. 6 (4), 397-408 (2017).
- Yang, S., Zhang, J. J., Huang, X. Y. Mouse models for tumor metastasis. Methods in Molecular Biology. 928, 221-228 (2012).
- Bissell, M. J., Hines, W. C. Why don’t we get more cancer? A proposed role of the microenvironment in restraining cancer progression. Nature Medicine. 17 (3), 320-329 (2011).
- Francia, G., Cruz-Munoz, W., Man, S., Xu, P., Kerbel, R. S. Mouse models of advanced spontaneous metastasis for experimental therapeutics. Nature Reviews Cancer. 11 (2), 135-141 (2011).
- Mishra, D. K., et al. Human lung cancer cells grown in an ex vivo 3D lung model produce matrix metalloproteinases not produced in 2D culture. PloS One. 7 (9), e45308 (2012).
- Vishnoi, M., Mishra, D. K., Thrall, M. J., Kurie, J. M., Kim, M. P. Circulating tumor cells from a 4-dimensional lung cancer model are resistant to cisplatin. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 148 (3), 1056-1063 (2014).
- Mishra, D. K., et al. Gene expression profile of A549 cells from tissue of 4D model predicts poor prognosis in lung cancer patients. International Journal of Cancer. Journal International du Cancer. , (2013).
- Mishra, D. K., et al. Ex vivo four-dimensional lung cancer model mimics metastasis. The Annals of Thoracic Surgery. 99 (4), 1149-1156 (2015).
- Mishra, D. K., et al. Human lung cancer cells grown on acellular rat lung matrix create perfusable tumor nodules. The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1075-1081 (2012).
- Pence, K. A., Mishra, D. K., Thrall, M., Dave, B., Kim, M. P. Breast cancer cells form primary tumors on ex vivo four-dimensional lung model. Journal of Surgical Research. 210, 181-187 (2017).
- Mishra, D. K., et al. Human Lung Fibroblasts Inhibit Non-Small Cell Lung Cancer Metastasis in Ex Vivo 4D Model. The Annals of Thoracic Surgery. 100 (4), 1167-1174 (2015).
- Mishra, D. K., Miller, R. A., Pence, K. A., Kim, M. P. Small cell and non small cell lung cancer form metastasis on cellular 4D lung model. BMC Cancer. 18 (1), 441 (2018).
