Ein orthotopisches Resektions-Mausmodell für Bauchspeicheldrüsenkrebs
Summary
Im klinischen Kontext werden Patienten mit lokalisierten Bauchspeicheldrüsenkrebs einer Pankreastektomie unterzogen, gefolgt von einer adjuvanten Behandlung. Dieses hier berichtete Protokoll zielt darauf ab, eine sichere und effektive Methode zur Modellierung dieses klinischen Szenarios bei nackten Mäusen durch orthotopische Implantation von Bauchspeicheldrüsenkrebs zu etablieren, gefolgt von distaler Pankreatektomie und Splenektomie.
Abstract
Es mangelt an zufriedenstellenden Tiermodellen, um eine adjuvante und/oder neoadjuvante Therapie bei Patienten zu untersuchen, die für eine Operation von Bauchspeicheldrüsenkrebs (PC) in Betracht gezogen werden. Um diesen Mangel zu beheben, beschreiben wir ein Mausmodell mit orthotopischer Implantation von PC, gefolgt von distaler Pankreatektomie und Splenektomie. Das Modell hat sich als sicher und geeignet flexibel für die Untersuchung verschiedener therapeutischer Ansätze in adjuvanten und neoadjuvanten Umgebungen erwiesen.
In diesem Modell wird ein Pankreastumor zunächst erzeugt, indem eine Mischung aus menschlichen Bauchspeicheldrüsenkrebszellen (Luciferase-markiertes AsPC-1) und humanen krebsassoziierten Pankreas-Sternzellen in die distale Bauchspeicheldrüse von Balb / c athymischen Nacktmäusen implantiert wird. Nach drei Wochen wird der Krebs durch Re-Laparotomie, distale Pankreatektomie und Splenektomie reseziert. In diesem Modell kann die Biolumineszenz-Bildgebung verwendet werden, um den Fortschritt der Krebsentwicklung und die Auswirkungen von Resektion / Behandlungen zu verfolgen. Nach der Resektion kann eine adjuvante Therapie gegeben werden. Alternativ kann eine neoadjuvante Behandlung vor der Resektion erfolgen.
Repräsentative Daten von 45 Mäusen werden vorgestellt. Alle Mäuse wurden einer erfolgreichen distalen Pankreatektomie / Splenektomie ohne Probleme mit der Hämostase unterzogen. Ein makroskopischer proximaler Pankreasrand größer als 5 mm wurde bei 43 (96%) Mäuse. Die technische Erfolgsrate der Pankreasresektion betrug 100%, mit 0% früher Mortalität und Morbidität. Keines der Tiere starb in der Woche nach der Resektion.
Zusammenfassend beschreiben wir eine robuste und reproduzierbare Technik für ein chirurgisches Resektionsmodell von Bauchspeicheldrüsenkrebs bei Mäusen, das das klinische Szenario nachahmt. Das Modell kann für die Prüfung von adjuvanten und neoadjuvanten Behandlungen nützlich sein.
Introduction
Das duktale Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse (Bauchspeicheldrüsenkrebs [PC]) ist mit einer schlechten Prognose verbunden1. Die chirurgische Resektion bleibt die einzige potenziell heilende Behandlung für PC und sollte für Patienten mit Erkrankungen im Frühstadium in Betracht gezogen werden. Leider ist selbst bei R0-Resektion (d.h. tumorfreie Resektionsränder) die Rezidivrate (lokal oder von unentdeckter metastasierter Erkrankung) hoch2,3. Daher ist eine systemische adjuvante Therapie bei fast allen Patienten indiziert, die sich einer Resektion4 unterziehen. Während die neoadjuvante Therapie heute nur noch für grenzwertig resezierbare Krebsarten empfohlen wird, erweitern sich ihre Indikationen so, dass ihre routinemäßige Anwendung im Mittelpunkt vieler klinischerForschungen steht 5,6,7,8. Um neuartige Therapieansätze für PC mit Resektion zu entwickeln, müssen diese Ansätze zunächst in präklinischen Modellen bewertet werden, die klinische Settings genau rekapitulieren.
Orthotope Mausmodelle von PC wurden in der Vergangenheit häufig verwendet, um medikamentöse Behandlungen zu testen9,10. Viele davon wurden durch Injektion von Krebszellen allein in die Bauchspeicheldrüse der Maus produziert, was zu Tumoren führte, denen das für PC charakteristische prominente Stroma fehlte. In jüngerer Zeit sind orthotopische Co-Injektionsmodelle, wie das, das wir zuerst durch Injektion einer Mischung aus menschlichen PC- und menschlichen Pankreas-Sternzellen (PSCs, die Hauptproduzenten des kollagenen Stromas im PC) entwickelt haben, regelmäßig verwendet11,12. Die Tumoren, die durch eine solche Co-Injektion von Krebs und Stromazellen erzeugt werden, weisen (i) sowohl die Krebselemente als auch die charakteristische stromale (desmoplastische) Komponente von PC auf und (ii) eine verbesserte Proliferation und Metastasierung von Krebszellen11. Somit ähnelt dieses Modell stark dem menschlichen PC. Während eine Reihe von Resektionsmodellen des orthotopischen PCbeschrieben wurden 13,14,15,16, hat keines die klinischen Realitäten der Pankreasresektion beim Menschen so genau wie dieses Modell widergespiegelt und war daher suboptimal für die Prüfung adjuvanter oder neoadjuvanter Behandlungen.
Ziel des vorgestellten Mausmodells war es, zu demonstrieren, wie man: (i) orthotopischen Bauchspeicheldrüsenkrebs erfolgreich implantiert und gleichzeitig die unbeabsichtigte peritoneale Verbreitung minimiert und (ii) den Krebs anschließend vollständig reseziert. Das Papier hebt Tipps und mögliche Fallstricke dieser Technik hervor.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ein resektionales orthotopisches Mausmodell für Bauchspeicheldrüsenkrebs ist wichtig, da es die Prüfung adjuvanter und neoadjuvanter Behandlungen ermöglicht. Dies ist besonders wichtig bei Bauchspeicheldrüsenkrebs, wo eine Operation die effektivste Behandlung bleibt, aber mit einem hohen Rezidivrisiko verbunden ist. Dieser Artikel beschreibt eine Methode, die zuverlässig einen Bauchspeicheldrüsenkrebs erzeugt, der potenziell mit Resektion heilbar ist, und repliziert das klinische Szenario, in dem eine neoadjuvante…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Autoren wurden von der Avner Pancreatic Cancer Foundation unterstützt.
Materials
| Animals, Materials and Equipment for Implantation Procedure | |||
| AsPC-1 human pancreatic cancer cell line, luciferase tagged (luc+ gene from Promega PGL3 Basic plasmid) | American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA | supplied by Professor Takashi Murakami, Saitama Medical University, Saitama, Japan | |
| Autoclip wound clips, 9 mm | Becton Dickson Pty Ltd, North Ryde, NSW, Australia | 500346 | |
| Basic Dressing Pack | Multigate Medical Products Pty Ltd, Villawood, NSW, Australia | ||
| Cancer associated human pancreatic stellate cells | Pancreatic Research Group cell bank | In house cell bank | |
| Cryogenic tubes, 1.0 mL | Thermo Fisher Scientific Australia Pty Ltd, Scoresby, VIC, Australia | 366656 | |
| Disposable stainless-steel scalpel blade with handle, size 15 | Livingstone International, Mascot, NSW, | SCP15 | |
| Foetal bovine serum (FBS) | Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia | 16000044 | |
| Gilles fine tooth forceps 12 cm | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Heated mats to maintain body temperature during surgery and postoperative recovery | Generic | ||
| Homozygous athymic nude mice: Strain BALB/c-Fox1nu/Ausb, female | Australian Bioresources, Moss Vale, NSW, Australia | ||
| Iscove's modified Dulbecco's medium (IMDM) with 4mM L-glutamine and no phenol red | Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia | 21056023 | |
| Jewellers forceps 11.5 cm | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Micro needle holder (round handle) 15 cm straight | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Micro scissors (round handle) 15 cm straight | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Penicillin 10,000 U/mL, streptomycin 10,000 μg/mL | Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia | 15140122 | |
| Polyglycolic acid suture, size USP 5/0 on 13mm half-circle round-bodied needle | Braun Australia Pty Ltd, Bella Vista, NSW, Australia | C1049407 | |
| Portable weighing scale | Precision balances, Bradford, MA, USA | ||
| Reflex clip applier and clip remover | World Precision Instruments, Sarasota, FL, USA | 500345 | |
| Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 with phenol red and 300 mg/L Lglutamine | Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia | 11875085 | |
| Round bodied vessel dilator 15 cm, 0.1 mm tip | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Trypsin 0.05%, EDTA 0.02% | Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia | 25300054 | For pancreatic stellate cells |
| Trypsin 0.25%, EDTA 0.02% | Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia | 25200056 | For ASPC-1 cells |
| U-100 insulin syringes, 0.5 mL with 29 G (0.33 mm) × 13 mm needle | Terumo Medical Corporation, Elkton, MD, USA | ||
| Equipment for Resection Procedure | |||
| Alm self-retaining retractor | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Autoclip wound clips 9 mm | Becton Dickson Pty Ltd, North Ryde, NSW | 500346 | |
| Basic Dressing Pack | Multigate Medical Products Pty Ltd, Villawood, NSW, Australia | 08-559NP | |
| Disposable stainless-steel scalpel blade with handle, size 15 | Livingstone International, Mascot, NSW, | SCP15 | |
| Gilles fine tooth forceps 12 cm | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Hand-held high temperature fine tip cautery | Bovie Medical Corporation, Melville, NY, USA | AA01 | |
| Heated mats to maintain body temperature during surgery and postoperative recovery | Generic | ||
| IVIS Lumina II Bioluminescent Imaging Device | Caliper Life Sciences, Hopkinton, MA, USA | ||
| Jewellers forceps 11.5 cm | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Micro needle holder (round handle) 15 cm straight | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Micro scissors (round handle) 15 cm straight | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Polyglycolic acid suture, size USP 5/0 on 13mm half-circle round-bodied needle | Braun Australia Pty Ltd, Bella Vista, NSW, Australia | C1049407 | |
| Portable weighing scale | Precision balances, Bradford, MA, USA | ||
| Reflex wound clip applier and clip remover | World Precision Instruments, Sarasota, FL, USA | 500345 | |
| Round bodied vessel dilator 15 cm, 0.1 mm tip | Generic stainless steel microsurgical instrument set | ||
| Titanium “Weck style” Ligaclip, small | HZMIM, Hangzhou, China | ||
| Titanium Ligaclip applier for open surgery, small | HZMIM, Hangzhou, China | ||
| Volatile anaesthetic machine, including vapouriser and induction chamber | Generic | Generic vapouriser and induction chamber | |
| Drugs for Procedures | |||
| 70% w/w ethanol solution | Sigma-Aldrich Pty Ltd, Castle Hill, NSW, Australia | Applied topically as surgical skin preparation | |
| Buprenorphine 0.3 mg/mL | Troy Laboratories Pty Ltd, Glendenning, NSW, Australia | Dose: 0.05 mg/kg s.c. | |
| D-Luciferin (1 U/g) | PerkinElmer, Inc., Waltham, MA, USA | 122799 | diluted in PBS to 15 mg/mL. Dose: 150 mg/kg i.p |
| Enrofloxacin 50 mg/mL | Troy Laboratories Pty Ltd, Glendenning, NSW, Australia | Dose: 5 mg/kg s.c. | |
| Flunixin 50 mg/mL | Norbrook Laboratories Australia, Tullamarine, VIC, Australia | Dose: 2.5 mg/kg s.c. | |
| Isoflurane | Zoetis Australia Pty Ltd., Rhodes, NSW, Australia | Dose (vapourised with oxygen): 4% induction, 3% maintenance | |
| Ketamine 100 mg/mL | Maylab, Slacks Creek, QLD, Australia | Dose: 80 mg/kg i.p. | |
| Povidone-Iodine 10% w/v solution | Perrigo Australia, Balcatta, WA, Australia | RIO00802F | Applied topically to the anterior abdomen as surgical skin preparation |
| Refresh eye ointment (liquid paraffin 42.5% w/w, soft white paraffin 57.3% w/w) | Allergan Australia Pty Ltd, Gordon, NSW, Australia | Applied to both eyes | |
| Sodium chloride 0.9% w/v | Braun Australia Pty Ltd, Bella Vista, NSW, Australia | 9481P | Dose: 900 μL s.c. |
| Water for injections BP | Pfizer Australia, Sydney, NSW, Australia | For dilution of drugs | |
| Xylazine 20 mg/mL | Troy Laboratories Pty Ltd, Glendenning, NSW, Australia | Dose: 10 mg/kg i.p. |
Referencias
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