קרינה פלואורסצנטית טומוגרפיה מולקולרית עבור הדמיה In Vivo של גליובלסטומה Xenografts
Summary
הזרקה תוך-גולגולתי Orthotopic של תאים סרטניים שימש בחקר הסרטן ללמוד ביולוגיה גידול במוח, התקדמות, התפתחות, תגובה טיפולית. כאן אנו מציגים פלורסצנטיות מולקולרית טומוגרפיה של גידול xenografts, אשר מספק הדמיה intravital בזמן אמת, כימות של גידול המוני במודלים פרה גליובלסטומה.
Abstract
Tumorigenicity היא היכולת של תאים סרטניים בצורת גידול בנפח גדול. בגישה בשימוש נרחב כדי לקבוע אם התאים נמצאים tumorigenic היא על ידי הזרקת עכברים immunodeficient subcutaneously עם תאים סרטניים, מדידת המסה הגידול אחרי זה הופך להיות גלויים ולא מוחשי. זריקות Orthotopic של התאים הסרטניים שואפים להציג את xenograft ב microenvironment הדומה ביותר את רקמת המוצא של הגידול נחקר. חקר סרטן המוח דורש הזרקה תוך-גולגולתי של תאים סרטניים כדי לאפשר את היווצרות הגידול וניתוח ב microenvironment ייחודי של המוח. אין ויוו ההדמיה של xenografts תוך-גולגולתי מנטרת באופן מיידי גידול המוני של עכברים orthotopically engrafted. כאן אנחנו מדווחים על השימוש של קרינה פלואורסצנטית מולקולרית טומוגרפיה (FMT) של המוח גידול xenografts. התאים הסרטניים קודם transduced עם יד חלבונים פלורסנט אינפרא-אדום, לאחר מכן מוזרק במוח של עכברים immunocompromised. החיות נסרקות כדי לקבל מידע כמותי על המסה הגידול על פני תקופה ארוכה של זמן. תא תיוג מראש מאפשר כימות נטל הגידול בתוך העכבר כל העלות האפקטיבית, לשחזור ואמין. אנחנו ביטלה את הצורך הזרקת סובסטרטים הדמיה, ובכך להפחית את הלחץ על בעלי החיים. מגבלה של גישה זו מיוצגת על ידי חוסר היכולת לזהות גושים קטנים מאוד; עם זאת, יש רזולוציה טובה יותר עבור גושים גדולים יותר מאשר שיטות אחרות. ניתן להחיל אותה כדי להעריך את היעילות של טיפול תרופתי או שינויים גנטיים של שורות תאים glioma ודוגמאות נגזר החולה.
Introduction
סרטן הוא אחד הגורמים המובילים של מחלות הקשורות מקרי מוות בקרב בני-האדם בעולם המתועש. עם מספר ההרוגים גבוה ביותר, טיפולים חדשים נדרשים בדחיפות. גליובלסטומה (GBM) הוא סוג קטלני ביותר של סרטן במוח, המורכב אוכלוסיות הטרוגניות של תאי המוח גידול, סטרומה, ואת המערכת החיסונית. לפי הרישום גידול המוח המרכזי של ארה ב, השכיחות של גידולים במוח העיקרי ממאיר, שאינם ממאירים הוא כ 22 מקרים לכל 100,000. כ 11,000 תיקים חדשים צפויים להיות מאובחנים בארה ב 20171.
מחקרים פרה לחקור את הסבירות של סמים, נוהל או טיפול יעיל לפני בדיקות אצל בני אדם. אחד הצעדים המוקדמים מעבדה מחקרים פרה הוא זיהוי פוטנציאל מטרות מולקולריות לטיפול סמים באמצעות תאים סרטניים מוטמן בתוך אורגניזם המארח, כהגדרתו xenograft האנושי מודלים. בהקשר זה, של xenograft גידול מוח תוך-גולגולתי באמצעות החולה נגזר xenografts (PDXs) היה בשימוש נרחב ללמוד ביולוגיה גידול במוח, התקדמות, התפתחות, תגובה טיפולית, ואף לאחרונה לפיתוח סמנים ביולוגיים, סמים הקרנת, ומותאמת אישית רפואה2,3,4.
אחד הכי פולשני ובמחיר ויוו הדמיה שיטות לעקוב אחר xenografts תוך-גולגולתי היא ביולומינסנציה הדמיה (בלי)5,6,7,8. עם זאת, מספר מגבלות רבנות בלי לכלול המצע המינהל, זמינות, יציבות אנזים, אור שכבתה ואת פיזור במהלך הדימות רכישת9. כאן מדווחים על FMT אינפרא-אדום כחלופה הדמיה שיטה לפיקוח גליובלסטומה פרה מודלים. זו שיטה, רכישת אות, כימות של PDXs intracranially מושתל, ביטוי של חלבון פלואורסצנטי-סגול iRFP72010,11 (מעתה ואילך כינה FP720) או turboFP635 (מעתה ואילך כינה FP635), הוא הופיע עם FMT מערכת הדמיה. באמצעות הטכנולוגיה FMT, orthotopic גידולים יכולים להיות במעקב בבית vivo לפני, במהלך או לאחר טיפול, בצורה לא פולשנית ללא סובסטרט, כמותיים על תצפיות פרה.
Protocol
Representative Results
Discussion
הגידול xenografts היו בשימוש נרחב בחקר הסרטן, מספר טכניקות הדמיה ומבוססת פותחה: רבנות בלי; תהודה מגנטית הדמיה (MRI); טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), שחושב טומוגרפיה ממוחשבת (CT); FMT. כל הגישות הללו מגיע עם היתרונות והחסרונות, אך בסופו של דבר משלימים אחד את השני עם הסוג של המידע. אחד ה הנפוץ ויוו ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים ד ר פרדריק לאנג, MD Anderson Cancer Center עבור GBM-PDX neurospheres. עבודה זו נתמכה על ידי התבוסה GBM מחקר שיתופי, חברת בת של המוח גידול חברה לאומית (פרנק Furnari), R01-NS080939 (פרנק Furnari), קרן מקדונל ס ג’יימס (פרנק Furnari); חורחה בניטז נתמכה על ידי פרס מן האגודה המוח אמריקאי הגידול (ABTA); קירו Zanca מומן בחלקו על ידי מלגת פוסט-דוקטורט קרן סרטן אמריקאי-איטלקי. פרנק Furnari מקבל משכורת ותמיכה נוספים ממכון לודוויג לחקר הסרטן.
Materials
| DMEM/High Glucose | HyClone/GE | SH30022.1 | |
| DMEM/F12 1:1 | Gibco | 11320-082 | |
| FBS | HyClone/GE | SH30071.03 | |
| Accutase | Innovative cell technologies | AT-104 | |
| Trypsin | HyClone/GE | SH30236.01 | |
| B27 supplement | Gibco | 17504044 | |
| human recombinant EGF | Stemcell Technologies | 2633 | |
| human recombinant FGF | Stemcell Technologies | 2634 | |
| DPBS | Corning | 21-031-00 | |
| FACS tubes | Falcon | 352235 | |
| DAPI | ThermoFisher Scientific | 62248 | |
| Blasticidin | ThermoFisher Scientific | A1113903 | |
| p24 ELISA | Clontech | 632200 | |
| Xylazine | Akorn | NDC 59399-110-20 | |
| Ketamine | Zoetis | NADA 043-403 | Controlled substance |
| Ointment | Dechron | NDC 17033-211-38 | |
| Absorbable suture | CpMedical | VQ392 | |
| 5 ul syringe | Hamilton | 26200-U | Catalog number as sold by Sigma-Aldrich |
| Cell Sorter | Sony | SH8007 | |
| Mouse stereotaxic frame | Stoelting | 51730 | |
| Motorized stereotaxic injector | Stoelting | 53311 | |
| Micromotor hand-held drill | Foredom | K1070 | |
| Mouse warming pad | Ken Scientific Corporation | TP-22G | |
| Fluorescence Tomography System | PerkinElmer | FMT 2500 XL | |
| TrueQuant Imaging Software | Perkin Elmer | 7005319 | |
| Ultra-centrifuge Optima L-80 XP | Beckman Coulter | 392049 | |
| Tissue Culture 100mm Dishes | Olympus Plastics | 25-202 | |
| Tissue Culture 150mm Dishes | Olympus Plastics | 25-203 | |
| Tissue Culture Flasks T75 | Corning | 430720U | |
| 50 mL conical tubes | Corning | 430290 | |
| 15 mL conical tubes | Olympus Plastics | 28-101 | |
| Centrifuge Avanti J-20 | Beckman Coulter | J320XP-IM-5 | |
| Tube, Polypropylene, Thinwall, 5.0 mL | Beckman Coulter | 326819 | |
| Tube, Thinwall, Polypropylene, 38.5 mL, 25 x 89 mm | Beckman Coulter | 326823 | |
| Athymic nude mice | Charles River Laboratories | Strain Code 490 (Homozygous) | Prior approval by the Institutional Animal Care Program and by the Institutional Biosafety Committee required. |
References
- Ostrom, Q. T., et al. CBTRUS Statistical Report: Primary Brain and Other Central Nervous System Tumors Diagnosed in the United States in 2009-2013. Neuro-Oncology. 18 (suppl_5), v1-v75 (2016).
- Pauli, C., et al. Personalized In Vitro and In Vivo Cancer Models to Guide Precision Medicine. Cancer Discovery. 7 (5), 462-477 (2017).
- Stewart, E. L., et al. Clinical Utility of Patient-Derived Xenografts to Determine Biomarkers of Prognosis and Map Resistance Pathways in EGFR-Mutant Lung Adenocarcinoma. Journal of Clinical Oncology. 33 (22), 2472-2480 (2015).
- Gao, H., et al. High-throughput screening using patient-derived tumor xenografts to predict clinical trial drug response. Nat Med. 21 (11), 1318-1325 (2015).
- Ozawa, T., James, C. D. Establishing Intracranial Brain Tumor Xenografts With Subsequent Analysis of Tumor Growth and Response to Therapy using Bioluminescence Imaging. J. Vis. Exp. (41), e1986 (2010).
- Kondo, A., et al. An experimental brainstem tumor model using in vivo bioluminescence imaging in rat. Child’s Nervous System. 25 (5), 527-533 (2009).
- Nyati, S., Young, G., Ross, B. D., Rehemtulla, A., Kozlov, S. V. . ATM Kinase: Methods and Protocols. , 97-111 (2017).
- Kondo, A., et al. Longitudinal assessment of regional directed delivery in a rodent malignant glioma model. J Neurosurg Pediatr. 4 (6), 592-598 (2009).
- Badr, C. E., Badr, C. E. . Bioluminescent Imaging: Methods and Protocols. , 1-18 (2014).
- Shcherbakova, D. M., Verkhusha, V. V. Near-infrared fluorescent proteins for multicolor in vivo imaging. Nat Meth. 10 (8), 751-754 (2013).
- Filonov, G. S., et al. Bright and stable near-infrared fluorescent protein for in vivo imaging. Nat Biotech. 29 (8), 757-761 (2011).
- Tiscornia, G., Singer, O., Verma, I. M. Production and purification of lentiviral vectors. Nat. Protocols. 1 (1), 241-245 (2006).
- Basu, S., Campbell, H. M., Dittel, B. N., Ray, A. Purification of Specific Cell Population by Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS). J. Vis. Exp. (41), e1546 (2010).
- Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. Principles of rodent surgery for the new surgeon. J Vis Exp. (47), (2011).
- Cetin, A., Komai, S., Eliava, M., Seeburg, P. H., Osten, P. Stereotaxic gene delivery in the rodent brain. Nat. Protocols. 1 (6), 3166-3173 (2007).
- Benitez, J. A., et al. PTEN regulates glioblastoma oncogenesis through chromatin-associated complexes of DAXX and histone H3.3. Nature Communications. 8, 15223 (2017).
- Kirschner, S., et al. Imaging of Orthotopic Glioblastoma Xenografts in Mice Using a Clinical CT Scanner: Comparison with Micro-CT and Histology. PLOS ONE. 11 (11), e0165994 (2016).
- Mannheim, J. G., et al. Standardization of Small Animal Imaging-Current Status and Future Prospects. Molecular Imaging and Biology. , (2017).
- Engblom, C., et al. Osteoblasts remotely supply lung tumors with cancer-promoting SiglecFhigh neutrophils. Science. 358 (6367), (2017).
- Lauber, D. T., et al. State of the art in vivo imaging techniques for laboratory animals. Laboratory Animals. 51 (5), 465-478 (2017).
- Zanca, C., et al. Glioblastoma cellular cross-talk converges on NF-κB to attenuate EGFR inhibitor sensitivity. Genes & Development. 31 (12), 1212-1227 (2017).
- Villa, G. R., et al. An LXR-Cholesterol Axis Creates a Metabolic Co-Dependency for Brain Cancers. Cancer Cell. 30 (5), 683-693 (2016).
- Liu, F., et al. EGFR Mutation Promotes Glioblastoma through Epigenome and Transcription Factor Network Remodeling. Molecular Cell. 60 (2), 307-318 (2015).
