Procedure chirurgiche e metodologia per un modello preclinico murino di<em> De Novo</em> Metastasi del cancro del mammario

Summary

Mancano modelli pre-clinici che valutano la terapia adiuvante che mirano alla metastasi del cancro al seno. Per risolvere questo problema, abbiamo sviluppato un modello murino di metastasi adenocarcinomi mammarie polmonari de novo , in cui le terapie somministrate nell'ambiente adiuvante (resezione chirurgica postale dei tumori primari) possono essere valutate per efficacia nell'effetto delle metastasi polmonari precedentemente seminate.

Abstract

A rate-limiting aspect of transgenic mouse models of mammary adenocarcinoma is that primary tumor burden in mammary tissue typically defines study end-points. Thus, studies focused on elucidating mechanisms of late-stage de novo metastasis are compromised, as are studies examining efficacy of anti-cancer therapies targeting mediators of metastasis in the adjuvant setting. Numerous murine mammary cancer models have been developed via targeted expression of dominant oncoproteins to mammary epithelial cells yielding models variably mimicking histopathologic and transcriptome-defined breast cancer subtypes common in women¹. While much has been learned regarding the biology of mammary carcinogenesis with these models, their utility in identifying molecules regulating growth of late-stage metastasis are compromised as mice are typically euthanized at earlier time points due to significant primary tumor burden. Moreover, since a significant percentage of women diagnosed with breast cancer receive adjuvant therapy after surgical resection of primary tumors and prior to presence of detectable metastatic disease, preclinical models of de novo metastasis are urgently needed as platforms to evaluate new therapies aimed at targeting metastatic foci. To address these deficiencies, we developed a murine model of de novo mammary cancer metastasis, wherein primary mammary tumors are surgically resected, and metastatic foci subsequently develop over a 115 day post-surgical period. This long latency provides a tractable model to identify functionally significant regulators of metastatic progression in mice lacking primary tumor, as well as a model to evaluate preclinical therapeutic efficacy of agents aimed at blocking functionally significant molecules aiding metastatic tumor survival and growth.

Introduction

Le donne dell'America settentrionale hanno un rischio di vita pari al ~ 12% per lo sviluppo del cancro al seno ² ; La maggioranza di questi individui avrà i tumori primari rimossi tramite chirurgia e, a seconda del sottotipo del cancro, riceverà terapia mirata, endocrina, chemioterapia e / o radioterapia nell'ambiente adiuvante ³ . Esempi includono, donne con diagnosi di cancro ormonale recettore-positivo che ricevono terapie anti-estrogeno e donne con tumori HER2-positivi che ricevono terapie con targeting HER2 con radiazioni / chemioterapia, mentre non sono disponibili terapie mirate per tumori negativi triplici ³ . Nonostante i progressi in radiazioni, chemioterapia, terapie personalizzate e ormonali che integrano la resezione chirurgica, la malattia si ripete nel 30-70% delle donne diagnosticate con la malattia di stadio II o III ⁴ , poiché le terapie sono in gran parte inefficaci nell'eradicazione della malattia metastatica negli organi distanti, Polmone, osso, bPioggia e / o fegato ⁵ . Ciò è particolarmente significativo in quanto quando si verifica una malattia metastatica in assenza di ricrescita tumorale primaria, ciò implica che le cellule maligne disseminate erano già probabilmente presenti negli organi secondari al momento della chirurgia definitiva. Quindi terapie in grado di sradicare o lenta crescita dei tumori metastatici sono urgentemente necessari.

Mentre i modelli de novo di cancro della carcinogenesi mammaria sono stati notevolmente informativi nei meccanismi rivelatori che regolano la progressione neoplastica ¹ , i modelli esistenti hanno anche diverse limitazioni. Uno di questi è il fatto che i modelli de novo transgenici sviluppano tipicamente tumori primari in molteplici ghiandole mammarie, in cui il carico tumorale primario limita la durata degli studi. Mentre la fuga di cellule tumorali primarie e la semina metastatica probabilmente si verificano all'inizio della progressione neoplastica in questi modelli, il sincero sviluppo di tumori metastatici si verifica in ritardo eN il modello del mouse e lo sfondo del ceppo, è spesso parzialmente penetrante ¹ . Ciò limita ulteriormente l'utilità dei modelli de novo per la scoperta di molecole che regolano la metastasi negli organi secondari e per la valutazione dell'efficacia preclinica dei terapeutici nell'ambiente adiuvante.

Per eludere queste limitazioni, abbiamo sviluppato un modello de novo autochthonous di metastasi del carcinoma mammario ai polmoni. Le femmine transgeniche parentali ( ovvero MMTV-PyMT sullo sfondo del ceppo FVB / n per gli studi qui descritti) che portano tumori mammari di tarda fase de novo sono invecchiati a ~ 100 giorni ⁶ , a quel punto i loro tumori primari sono resettati chirurgicamente e dissociati enzimaticamente in Sospensioni singole cellule. Le sospensioni (1 x 10 ⁶ cellule) sono a loro volta esplorate ortotropicamente in topi femmine singenici riceventi di 6-7 settimane, dove tumori mammari primari singoli si sviluppano in un periodo di 38-60 giorni ( <stronG class = "xfig"> Figura 1A). A una dimensione del tumore definita (172 a 450 mm ^3), topi riceventi sono anestetizzati e tumori primari sono chirurgicamente resecati tale che la ricrescita del tumore al sito chirurgico è minimizzato, coerente con la chirurgia nelle donne (figura complementare 1). Sullo sfondo del ceppo FVB / n, i topi sviluppano foci metastatiche rilevabili istologicamente nei polmoni con 45% di penetranza per ~ 115 giorni dopo la chirurgia ( Figura 1B ). Con questa lunga latenza di crescita tumorale metastatica, il modello è posizionato in modo univoco per la consegna di terapie adiuvante e per chiarire e valutare la biologia sottostante che influenza la progressione metastatica dopo la rimozione chirurgica dei tumori primari.

Protocol

Gli animali utilizzati nel protocollo seguente sono coperti dal comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali (IACUC) dell'Oregon Health & Science, che è stato progettato per essere conforme alle normative vigenti in materia di benessere degli animali e della politica sanitaria pubblica (PHS). Manutenzione delle condizioni sterili: devono essere utilizzati strumenti sterilizzati e tra i topi devono essere puliti con garza sterile, sciacquati in PBS e sterilizzati con …

Representative Results

Più del 75% dei topi riceventi che ricevono 1 x 10 6 cellule da tumori mammari primari derivati ​​da topi MMTV-PyMT, sviluppano singoli adenocarcinomi mammari che vanno da 172 a 450 mm 3 entro 38-60 giorni (dati non mostrati). I topi ammessi alla randomizzazione sono quindi iscritti in gruppi di studio dopo la resezione chirurgica dei tumori primari come mostrato ( Figura 1C ). La ricrescita tumorale primaria è stata identificata …

Discussion

Modifiche e risoluzione dei problemi:

Quando il tumore sbarrato dissezione dalla parete addominale, il tumore può rimanere aderente alla parete addominale. Questo è stato osservato in <5% di topi iniettati con tumore (dati non mostrati). Per i topi con tumori aderenti alla parete addominale, il topo deve essere eutanizzato in quanto la resezione è difficile senza ricrescita del tumore primario.

Limitazioni del modello / tecnica:</st…

Materials

Isofluorane	Piramal Healthcare	N/A	Prescription order
Collagenase A	Roche	11088793001
DNase I	Roche	10104159001
DMEM	ThermoFisher	12634010
25 mL Pyrex bottle	Sigma-Aldrich	CLS139525
Fetal Bovine Serum	Atlanta Bio	S11150
0.7 µm nylon strainer	Corning	352350
50 mL conical tube	VWR	89039-658
Dimethyl sulfoxide	Sigma-Aldrich	D2650
Growth factor-reduced Matrigel	BD	354230	Growth factor-reduced solubilized basement membrane preparation extracted from the Engelbreth-Holm-Swarm (EHS) mouse sarcoma
Poly(vinylpyrrolidone)–Iodine complex	Sigma-Aldrich	PVP1
29 gauge 0.3 mL insulin syringe	BD	324702
Small Vessel Cauterizer Kit	FST	18000-00
Wound clips	Texas Scientific	205016
AutoClip wound clip applier	BD	427630
AutoClip wound clip remover	BD	427637
Bromodeoxyuridine	Roche	10280879
Heparinized capillary tubes	Fisher	22362566
Microtainer tubes with dipotassium EDTA	BD	365974
20 mL syringe	BD	309661
DPBS	Thermo-Fisher	14190-250
OCT-freezing medium	VWR	25608930
Formalin, Buffered, 10% (Phosphate Buffer)	Fisher	SF100-4
23g needle	Fisher	14-826-6B
FVB/n mouse	Jackson Laboratories	001800