Modellering Kolitt-Associated Cancer med Azoxymethane (AOM) og dekstransulfat Natrium (DSS)
Summary
Vi viser en protokoll der administrasjon av gentoksisk stoff azoxymethane (AOM) etterfulgt av tre sykluser av pro-inflammatorisk agent dekstransulfat natrium (DSS) raskt og konsekvent genererer tykktarmskreft hos mus med morfologiske og molekylære likheter til de som er sett i menneskelig kolitt -assosiert kreft.
Abstract
Personer med inflammatorisk tarmsykdom (IBD), slik som Crohns sykdom (CD) eller ulcerøs kolitt (UC) har økt risiko for å utvikle kolorektal kreft (CRC) over friske individer. Denne risikoen er proporsjonal med varigheten og omfanget av sykdommen, med en kumulativ insidens så høyt som 30% i individer med langvarig UC med utbredt colonic engasjement. 1 Colonic dysplasi i IBD og kolitt assosiert kreft (CAC) antas å utvikle seg som et resultat av gjentatte sykluser av epitelcelleopprinnelse skade og reparasjon mens disse cellene er badet i en kronisk inflammatorisk cytokin miljø. 2 Mens spontane og kolitt-assosiert kreft dele kvaliteten av å være adenocarcinomas, blir sekvensen av underliggende molekylære hendelser antas å være annerledes. 3 Denne skillet argumenterer behovet for spesifikke dyremodeller av CAC.
Flere musemodeller dag eksisterer for studiet av CAC. Dekstransulfat Sodium (DSS), en agent med direkte toksiske effekter på tykktarmsområdet epitel, kan administreres i drikkevann til mus i flere sykluser for å skape en kronisk inflammatorisk tilstand. Med tilstrekkelig varighet, vil noen av disse musene utvikler svulster. 4 Tumor utvikling er fremskyndet i denne modellen hvis administreres i en pro-kreftfremkallende setting. Disse inkluderer mus med genetiske mutasjoner i tumorigenesis trasé (APC, p53, Msh2) samt mus forbehandlet med genotoksiske midler (azoxymethane [AOM], 1,2-dimethylhydrazine [DMH]). 5
Kombinasjonen av DSS med AOM som modell for kolitt assosiert kreft har vunnet popularitet for sin reproduserbarhet, styrke, lav pris, og brukervennlighet. Selv om de har en felles mekanisme, har AOM blitt funnet å være mer potent og stabil i løsning enn DMH. Mens tumor utvikling i andre modeller generelt krever flere måneder, mus injisert med AOM og deretter behandlet med DSS utvikle adekvate svulster i ens lite som 7-10 uker. 6, 7 Endelig AOM og DSS kan administreres til mus av noen genetisk bakgrunn (knock out, transgene, etc.) uten kryss-avl til en bestemt svulstfremkallende belastning. Her viser vi en protokoll for betennelse-drevet colonic tumorigenesis i mus som benytter en enkelt injeksjon av AOM etterfulgt av tre syv-dagers sykluser av DSS over en 10 ukers periode. Denne modellen induserer svulster med histologiske og molekylærbiologiske forandringer tett likner de som forekommer i menneskelig CERT og gir en svært verdifull modell for studiet av oncogenesis og Kjemoprevensjon i denne sykdommen. 8
Protocol
Discussion
Behandling av mus med AOM og DSS raskt og effektivt modeller humant kolitt-assosiert kreft. Hypoteser om arvelige faktorer som bidrar til kolitt-assosierte kreft kan lett studert med genmanipulerte mus. 13, 16 Alternativt kan effekten av farmakologisk mål i kolitt-assosiert kreft bli studert ved anvendelse villtype mus.
Selv om denne modellen er høyt verdsatt av de som er interessert i studiet av tykktarmen tumorutviklingen i innstillingen av betennelse, begrensninger eksisterer…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble finansiert delvis av DK089016 og L30 RR030244 (MAC), CA153036 (AS), og P30-DK52574 (til Washington University Digestive Diseases Forskning Core). AIT var en Howard Hughes Medical Institute Medical Research Training Fellow.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| C57BL/6J Mice | Jackson Laboratory | 000664 | |
| Azoxymethane (AOM) | Sigma Aldrich | A5486-100MG | Stock solution: dilute to 10 mg/ml in distilled water to be kept at -20 °C as 0.5 – 1 ml aliquots.
Working solution: dilute stock to 1 mg/ml in isotonic (0.9%) saline |
| Dextran Sulfate Sodium (DSS) | TdB Consultancy | DB001 | MW 40 kDa (36-50 kDa preparations from other sources are acceptable; The same lot should be used for a single experiment)6 |
| Coloview miniendoscopic system | Karl Storz | Multiple | See Becker et al. for detailed explanation of equipment and setup.11 |
| TPP Rapid FILTERMAX 500 ml Bottle-Filter, 0.22 μm PES | Midwest Scientific | TP99500 | Any standard tissue culture filter is acceptable |
| Ethyl Alcohol 200 Proof ASC/USP | Pharmaco-AAPER (or other) | 11ACS200 | Dilute to 70% in distilled water |
| Isoflurane, USP | Butler Animal Health Supply | 4029405 | Place mouse in glass jar with gauze or a small cloth soaked in anesthetic |
| 18G Straight Gavage Needle | Braintree Scientific | N-008 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma Aldrich | P5493 | Dilute to 1X (0.01 M) in distilled water |
| Cold Tray (Tissue Tek II Cold Plate) | Fisher Scientific | NC9491941 | Store at -20 °C |
| ImageJ Software | NIH (free download) | http://rsbweb.nih.gov/ij/ | |
| Formaldehyde (37%) | Fisher Scientific | F79-500 | Dilute to 10% in PBS |
| BD Bacto Agar | Fisher Scientific | DF0140-01-0 | Use hotplate to create 2% solution in distilled water |
| Miltex Eye Dressing Forceps | MedPlus Inc. | 18-780 | |
| Miltex Eye Scissors | MedPlus Inc. | 18-1430 | Curved points prevent damage to colon during opening. |
| Alcian Blue 8GX (powder) | Sigma Aldrich | A5268 | Add 1 g powder to 100 ml 3% acetic acid (3 ml glacial acetic acid + 97 ml distilled water) |
| 1 mL Tuberculin syringe with attached 26 G x 3/8 in intradermal bevel needle | BD | 305946 | For injection of AOM |
References
- Ekbom, A. Ulcerative colitis and colorectal cancer. A population-based study. N. Engl. J. Med. 323, 1228-1233 (1990).
- Terzic, J. Inflammation and colon cancer. Gastroenterology. 138, 2101-2114 (2010).
- Ullman, T. A., Itzkowitz, S. H. Intestinal inflammation and cancer. Gastroenterology. 140, 1807-1816 (2011).
- Okayasu, I. Dysplasia and carcinoma development in a repeated dextran sulfate sodium-induced colitis model. J. Gastroenterol. Hepatol. 17, 1078-1083 (2002).
- Kanneganti, M., Mino-Kenudson, M., Mizoguchi, E. Animal models of colitis-associated carcinogenesis. J. Biomed. Biotechnol. 342637, (2011).
- Neufert, C., Becker, C., Neurath, M. F. An inducible mouse model of colon carcinogenesis for the analysis of sporadic and inflammation-driven tumor progression. Nat. Protoc. 2, 1998-2004 (2007).
- Tanaka, T. A novel inflammation-related mouse colon carcinogenesis model induced by azoxymethane and dextran sodium sulfate. Cancer Sci. 94, 965-973 (2003).
- De Robertis, M. The AOM/DSS murine model for the study of colon carcinogenesis: From pathways to diagnosis and therapy studies. J. Carcinog. 10, 9 (2011).
- Wirtz, S. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nat. Protoc. 2, 541-546 (2007).
- Cooper, H. S. Clinicopathologic study of dextran sulfate sodium experimental murine colitis. Lab Invest. 69, 238-249 (1993).
- Becker, C., Fantini, M. C., Neurath, M. F. High resolution colonoscopy in live mice. Nat. Protoc. 1, 2900-2904 (2006).
- Becker, C., Fantini, M. C., Wirtz, S., Nikolaev, A., Kiesslich, R., Lehr, H. A., Galle, P. R., Neurath, M. F. In vivo imaging of colitis and colon cancer development in mice using high resolution chromoendoscopy. Gut. 54, 950-954 (2005).
- Shaker, A. Epimorphin deletion protects mice from inflammation-induced colon carcinogenesis and alters stem cell niche myofibroblast secretion. J. Clin. Invest. 120, 2081-2093 (2010).
- Boivin, G. P. Pathology of mouse models of intestinal cancer: consensus report and recommendations. Gastroenterology. 124, 762-777 (2003).
- Cooper, H. S. Dysplasia and cancer in the dextran sulfate sodium mouse colitis model. Relevance to colitis-associated neoplasia in the human: a study of histopathology, B-catenin and p53 expression and the role of inflammation. Carcinogenesis. 21, 757-768 (2000).
- Yoshida, Y. The forkhead box M1 transcription factor contributes to the development and growth of mouse colorectal cancer. Gastroenterology. 132, 1420-1431 (2007).
- Suzuki, R. Strain differences in the susceptibility to azoxymethane and dextran sodium sulfate-induced colon carcinogenesis in mice. Carcinogenesis. 27, 162-169 (2006).
- Mahler, M. Differential susceptibility of inbred mouse strains to dextran sulfate sodium-induced colitis. Am. J. Physiol. 274, 544-551 (1998).
- Nambiar, P. R. Preliminary analysis of azoxymethane induced colon tumors in inbred mice commonly used as transgenic/knockout progenitors. Int. J. Oncol. 22, 145-150 (2003).
- Tanaka, T. Colorectal carcinogenesis: Review of human and experimental animal studies. J Carcinog. 8, (2009).
- Ciorba, M. A. Induction of IDO-1 by immunostimulatory DNA limits severity of experimental colitis. J. Immunol. 184, 3907-3916 (2010).
- Kerr, T. A. Dextran sodium sulfate inhibition of real-time polymerase chain reaction amplification: A poly-A purification solution. Inflamm. Bowel Dis. 18, 344-348 (2012).
- Tang, Y. is required for resection-induced changes in apoptosis, proliferation, and members of the extrinsic cell death pathways. Gastroenterology. 126, 220-230 (2004).
