باستخدام التصوير المقطعي الصغيرة لتقييم التنمية الورم ومتابعة الاستجابة للعلاج في نموذج الفأر من سرطان الرئة
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
سرطان الرئة هو السبب الرئيسي لوفيات السرطان في جميع أنحاء العالم 1. بحث في الوقاية والكشف المبكر، والعلاج من سرطان الرئة مستمر في العديد من مراكز البحوث في جميع أنحاء العالم 2،3. وقد وضعت عدة نماذج حيوانية لسرطان الرئة، وأنها قد أثبتت فائدتها في دراسة آليات التسرطن الرئة وخلايا المنشأ، في تحديد وجود الخلايا الجذعية السرطانية، وفي دراسة مختلف استراتيجيات علاجية جديدة 4. اعتمدت النماذج السابقة على الناجمة عن مادة مسرطنة بدء الورم في سلالات حساسة من الفئران 5. تطوير خروج المغلوب ونماذج الماوس المعدلة وراثيا التي ينشأ سرطان الرئة نتيجة للآفات وراثية التلاعب على وجه التحديد قد تحسنت إلى حد كبير قدرتنا على التحكم في الحث ورم والعديد من الجوانب تقليد من سرطان الرئة البشرية 4. ومع ذلك، تحديا كبيرا في استخدام نماذج حيوانية سرطان الرئة هو عدم وجود طريقة في الوقت الحقيقي لتحديد بدقة ومراقبة ظهور ونمو الاورام في الرئتين الماوس وتوثيق أي تغيير لاحق في أحجامها، مثل النمو المستمر أو انخفاض في استجابة للعلاجات. وقد اضطر هذا الباحثون إلى اللجوء إلى الوقت عدة والجهد وتقنيات تستهلك الموارد لتحديد الأورام وتقييم نتائجها التجريبية. وجود الأصيل الاختلاف بين الماوس في استجابة لتحريض الورم يتطلب استخدام أعداد كبيرة من الحيوانات في كل مجموعة التجريبية للحد من تقلب البيانات. عدم القدرة على تقييم نمو الورم أو الاستجابة للعلاج في الوقت الحقيقي أجبر الباحثون إلى الموت ببطء عمياء الفئران في عدة مرات نقاط في البروتوكولات التجريبية لفترات طويلة لضمان أنهم سوف يقومون بجمع البيانات الصحيحة، مما أدى إلى إهدار الموارد من العينات تم جمعها في نقطة زمنية التي إما أن تكون في وقت مبكر جدا أو متأخرا جدا.
في هذه الدراسة، وهي طريقة لاستغلال صغيرة والحيوان الصغير جالتصوير المقطعي omputed (الدقيقة CT) الماسح الضوئي للكشف والمتابعة أورام الرئة في وأدخلت الفئران الحية. استخدمنا لدينا وصف مؤخرا Sftpc-rtTA وتري-Fgf9-IRES-EGFP انقر نقرا مزدوجا المعدلة وراثيا (DT) الفئران التي تتطور بسرعة السرطان الرئوي بعد الاستقراء مع الدوكسيسيكلين 6،7. استخدام الدقيقة CT تمكننا من (من بين أمور أخرى) استبعاد الفئران مع تشوهات الرئة الشاذة قبل الاستقراء، وتأكيد تطور العقيدات ورم في الرئة بعد تحريض، ومراقبة التغيرات في العقيدات ورم في الاستجابة للعلاجات تجريبية. واكد نقطة النهاية القتل الرحيم من الفئران والتقييم النسيجي دقة التقييم في الوقت الحقيقي التي أجريت مع-CT الجزئي. ونحن نعتقد أن هذه التقنية سوف يمهد الطريق لإجراء التجارب المخطط لها بشكل أفضل باستخدام نماذج سرطان الرئة الحيوانية مع توفير الموارد القيمة، وتقصير وقت رصد وزيادة دقة وفهم النتائج.
Protocol
Representative Results
Discussion
طريقة أساس الدقيقة CT-الموصوفة هنا لتحديد الوقت الحقيقي من تشوهات الرئة ورصد تطور العقيدات الورم والاستجابة للعلاج في النماذج الحيوانية سرطان الرئة ستمكن العلماء الذين يجرون التجارب المتعلقة بسرطان الرئة لتخطيط أكثر تجارب دقة وكفاءة مع توفير الوقت والموارد. لقد اس?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل منحة في والمساعدات من JSPS KAKENHI لAEH (منحة رقم 25461196) والسل (جرانت أرقام 23390218 و15H04833) والمعاهد الوطنية للصحة HL111190 منحة (DMO). فإن الكتاب أن نعترف ميوكي ياماموتو لجهودها في مساعدة مع التنميط الجيني الحيواني وإعداد المقاطع النسيجية. ونحن ممتنون للبحوث الموارد التعاونية، كلية الطب، جامعة كيو للدعم التقني والكواشف.
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 |
Referenzen
- 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).
