Utilizzando la tomografia micro-computerizzata per la valutazione di sviluppo del tumore e follow-up di risposta al trattamento in un modello murino di cancro ai polmoni
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
Il cancro del polmone è la principale causa di morte per cancro in tutto il mondo 1. La ricerca sulla prevenzione, la diagnosi precoce e il trattamento del cancro del polmone è in corso in molti centri di ricerca in tutto il mondo 2,3. Sono stati sviluppati diversi modelli animali di cancro ai polmoni, e hanno dimostrato utile nello studio dei meccanismi della carcinogenesi del polmone e delle cellule di origine, per determinare la presenza di cellule staminali del cancro, e per esaminare varie strategie terapeutiche 4. Modelli anteriori invocati iniziazione del tumore cancerogeno-indotta in ceppi di topi sensibili 5. Lo sviluppo di eliminazione diretta e modelli di topi transgenici in cui il cancro del polmone si pone come risultato di lesioni genetiche appositamente manipolati ha sostanzialmente migliorato la nostra capacità di controllare l'induzione del tumore e mimici diversi aspetti del cancro del polmone umano 4. Tuttavia, una sfida importante nell'utilizzo di modelli animali di cancro ai polmoni è la mancanza di un metodo in tempo reale aiidentificare esattamente e monitorare l'insorgenza e lo sviluppo di tumori nei polmoni del mouse e documentare qualsiasi ulteriore modifica nelle loro dimensioni, come la loro crescita continua o la riduzione in risposta ai trattamenti. Questo ha costretto i ricercatori a ricorrere a diversi tempo, fatica, e le tecniche di consumo di risorse per identificare i tumori e per valutare i loro risultati sperimentali. La presenza di intrinseca variazione inter-topo in risposta ad induzione tumorale richiede l'uso di un gran numero di animali in ciascun gruppo sperimentale per ridurre la variabilità dei dati. L'incapacità di valutare la crescita del tumore o di risposta al trattamento in tempo reale ha costretto i ricercatori a eutanasia ciecamente topi a più fusi punti in protocolli sperimentali prolungati per garantire che essi raccoglieranno i dati corretti, con conseguente spreco di risorse dai campioni raccolti in momenti che sono o troppo presto o troppo tardi.
Nel presente studio, un metodo per sfruttare un piccolo animale micro-ctomografia omputed (micro-CT) scanner per rilevare e follow-up dei tumori polmonari nei topi viventi è introdotto. Abbiamo utilizzato il nostro recentemente descritto Sftpc-rtTA e Tre-FGF9-IRES-EGFP doppio transgenici (DT) i topi che si sviluppano rapidamente adenocarcinoma polmonare in seguito ad induzione con doxiciclina 6,7. L'uso di micro-CT permette di (tra le altre cose) escludono topi con anomalie polmonari aberranti prima dell'induzione, confermare lo sviluppo dei noduli tumorali nel polmone dopo induzione, e osservare i cambiamenti nel noduli tumorali in risposta a trattamenti sperimentali. End-point l'eutanasia di topi e valutazione istologica ha confermato l'esattezza della valutazione in tempo reale condotta con micro-CT. Riteniamo che questa tecnica aprirà la strada per condurre esperimenti meglio pianificate utilizzando modelli animali il cancro del polmone, mentre il risparmio di risorse preziose, accorciando il tempo di osservazione e aumentando la precisione e la comprensione dei risultati.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il metodo di micro-CT-based qui descritto per l'identificazione in tempo reale delle anomalie polmonari e il monitoraggio dello sviluppo di noduli tumorali e la risposta al trattamento in modelli animali di cancro del polmone consentirà agli scienziati che stanno conducendo esperimenti correlati al cancro del polmone a pianificare in modo più esperimenti accurati ed efficienti, risparmiando tempo e risorse. Abbiamo usato precedentemente MRI per lo stesso scopo 6. La chiarezza della scansione e la soglia…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da una sovvenzione-in-Aid da JSPS KAKENHI per AEH (Grant numero 25.461.196) e la tubercolosi (Numeri sovvenzione 23.390.218 e 15H04833) e National Institutes of Health sovvenzione HL111190 (DMO). Gli autori vorrebbero riconoscere Miyuki Yamamoto per i suoi sforzi per aiutare con la genotipizzazione degli animali e la preparazione di sezioni istologiche. Siamo grati alle Risorse ricerca in collaborazione, Facoltà di Medicina, Università di Keio per il supporto tecnico e reagenti.
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 |
References
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