באמצעות טומוגרפיה מיקרו שחושבת הערכת התפתחות גידול ומעקב של תגובה לטיפול במודל עכברי של סרטן הריאות
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
סרטן הריאות הוא הגורם המוביל למוות מסרטן ברחבי העולם 1. מחקר לתוך מניעה, איתור מוקדם וטיפול של סרטן ריאות הוא מתמשך מרכזי מחקר רבים ברחבי העולם 2,3. במודלים של בעלי חיים כמה לסרטן הריאות פותחו, והם הוכיחו שימושיים לחקר המנגנונים של סרטן ריאות תאים ממוצא, בקביעת הנוכחות של תאי גזע סרטני, ובבחינת אסטרטגיות טיפוליות חדשניות שונות 4. דגמים קודמים הסתמכו על התחלה של גידול נגרם מסרטן זנים רגישים של עכברים 5. התפתחות בנוקאאוט ומודלים עכבר מהונדס בהם סרטן הריאות עולה כתוצאה נגעים גנטי מניפולציות במיוחד השתפרה היכולת שלנו באופן משמעותי לשלוט אינדוקציה הגידול והיבטים לחקות כמה סרטן ריאה אנושית 4. עם זאת, אתגר גדול בשימוש במודלים של בעלי חי סרטן הריאות הוא העדר שיטה בזמן אמתבמדויק לזהות ולנטר את ההופעה ופיתוח של גידולי ריאות עכבר כדי לתעד כל שינוי מאוחר יותר בגדלים שלהם, כגון צמיחה או המשך ההקטנה שלהם בתגובת טיפולים. זה אלץ לחוקרים לנקוט כמה זמן, מאמץ, וטכניקות גוזלות משאבים לזהות את הגידולים, להעריך תוצאות הניסוי שלהם. הנוכחות של וריאציה בין עכבר טמונה בתגובת אינדוקצית גידול מחייבת שימוש של מספר רב של בעלי חיים בכל קבוצת ניסוי כדי להפחית השתנות נתונים. חוסר היכולת להעריך את צמיחת גידול או תגובה לטיפול בזמן האמת אלצה חוקרים להרדים עכברים בעיוורון בזמן נקודות מרובות פרוטוקולי ניסוי ממושכים כדי להבטיח שהם יאספו את הנתונים הנכונים, וכתוצאה מכך הבזבוז של משאבים מן הדגימות שנאספו בנקודות זמן כי הם או מוקדם מדי או מאוחר מדי.
במחקר הנוכחי, שיטה לנצל ג-מיקרו קטן-חיהטומוגרפיה omputed (מיקרו CT) סורק לאיתור ומעקב גידולי ריאה לחיות עכברים הוא הציג. השתמשנו תיאר שלנו לאחרונה Sftpc-rtTA ו Tre-FGF9-ires-egfp פעמיים מהונדס (DT) עכברים לפתח במהירות אדנוקרצינומה ריאות בעקבות אינדוקציה עם דוקסיציקלין 6,7. שימוש מייקרו-CT מאפשר לנו (בין יתר) לכלול עכברים עם מומי ריאות סוטים לפני הגיוס, לאשר פיתוח של גושים סרטניים הבריא לאחר אינדוקציה, ולבחון שינויי גושים סרטניים בתגובת טיפולים ניסיוניים. המתת חסד של עכברים קצה והערכה היסטולוגית אישרו את הדיוק של הערכה בזמן אמת שנערך עם-CT מיקרו. אנו מאמינים כי הטכניקה הזו תסלול את הדרך לביצוע ניסויים טוב מתוכנן תוך שימוש במודלים של בעלי חיים סרטן הריאות תוך חיסכון משאבים יקרי ערך, קיצור זמן תצפית והגדלת דיוק והבנה של תוצאות.
Protocol
Representative Results
Discussion
שיטת מייקרו-CT המבוסס המתואר כאן לזיהוי בזמן האמת של מומי ריאות והניטור של התפתחות גושים סרטניים ואת התגובה לטיפול בבעלי חי סרטן הריאות תאפשרנה למדענים שמנהלי ניסויים הקשורים לסרטן ריאות לתכנן יותר ניסויים מדויקים ויעילים תוך חיסכון בזמן ומשאבים. השתמשנו בעבר MRI לאו…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי גרנט ב- Aid מן JSPs KAKENHI עבור AEH (גרנט מספר 25,461,196) ו TB (במדבר גרנט 23,390,218 ו 15H04833) ו National Institutes of HL111190 לבריאות מענק (DMO). המחברים מבקשים להודות מיוקי ימאמוטו על מאמציה לסייע עם גנוטיפ חיה והכנת סעיפים היסטולוגית. אנו מודים משאבי המחקר המשותפים, בית הספר לרפואה, Keio University לתמיכה ריאגנטים טכניות.
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).
