Acellulair en cellulaire Lung Model studie Tumor uitzaaiingen
Summary
Hier presenteren we een protocol voor een ex vivo long kanker model dat bootst de stappen van de progressie van de tumor en helpt bij het isoleren van een primaire tumor, circulerende tumorcellen, en metastatische laesies.
Abstract
Het is moeilijk om te isoleren van de tumorcellen op verschillende tijdstippen van de progressie van de tumor. Wij een ex vivo Long model dat de interactie van tumorcellen met een natuurlijke matrix en de voortdurende stroom van voedingsstoffen kan tonen, evenals een model waarin de interactie van tumorcellen met normale cellulaire componenten en een natuurlijke matrix hebt gemaakt. De Long Acellulair ex vivo model wordt gemaakt door het isoleren van een rat hart-Long blok en het verwijderen van alle cellen met behulp van het decellularization-proces. Het recht belangrijkste bronchiën is afgebonden en tumorcellen worden geplaatst in de luchtpijp door een spuit. De cellen verplaatsen en vullen van de linker long. De Long wordt dan geplaatst in een bioreactor waar de longslagader een voortdurende stroom van media in een gesloten circuit ontvangt. De tumor gegroeid op de linker long is de primaire tumor. De tumorcellen die zijn geïsoleerd in de circulerende media zijn circulerende tumorcellen en de tumorcellen in de juiste Long zijn metastatische laesies. De cellulaire ex vivo Long model wordt gemaakt door het overslaan van het decellularization-proces. Elk model kan worden gebruikt om verschillende onderzoeksvragen te beantwoorden.
Introduction
Uitzaaiing van kanker is de beklaagde achter de meeste kanker sterfgevallen en de ultieme uitdaging in de poging om kanker te bestrijden. Het algemene doel van deze methode is het ontwerpen van een protocol voor een vier-dimensionale (4-D) van de celcultuur die een dimensie van flow, naast de drie-dimensionale (3-D) celgroei heeft. Het vertegenwoordigt de drie fasen van het proces van de metastase [dat wil zeggen, de primaire tumor, circulerende tumorcellen (CTCs), en metastatische laesies].
In de afgelopen drie decennia leverde wetenschappers over de hele wereld een ongeëvenaarde rijkdom aan informatie om te begrijpen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan de metastatische progressie in verschillende vormen van kanker die het vooruitzicht van een genezen of progressie-vrije overleving verbeterd. De klinische behandeling van bepaalde kankers, zoals borstkanker, verbeterd aanzienlijk1; echter, sommige kankers, zoals longkanker, nog een arme overleving2. In vitro en in vivo diermodellen geweest instrumentaal bij het genereren van nieuwe inzichten in de mechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van de ziekte. In de afgelopen jaren, cel lijn afkomstige xenografts (CDX) en patiënt afkomstige xenografts (PDX) geweest van meer belang als zij veel relevante functies van de primaire tumor van menselijk3, zoals groei kinetiek, histologisch functies, gedrags behouden kenmerken, en de respons op therapie. Elk model heeft echter zijn beperkingen te begrijpen van het mechanisme van CTC vorming en uitzaaiing naar een verre orgel4,5,6.
Onlangs, we een 4-D ex vivo -model van het long-kanker ontwikkeld door gebruik te maken van het concept van orgel reengineering en perfusie gebaseerde celkweek. Het bootst de menselijke long kanker groei door de vorming van perfusable tumor knobbeltjes die in de tijd met een soortgelijke mens kanker groeien-uitgescheiden eiwitten productie7. Het vertegenwoordigt de gen expressie handtekening die voorspelt arme overleving bij patiënten met kanker en toont ook een therapeutische respons door tumor regressie op cisplatine behandeling8,9. Het Long-model is verder bewerkt zodat het metastatische laesies kan vormen. De CTCs groeien van een primaire tumor en intravasate tot de therapieën en extravasate in de contralaterale Long metastatische laesies10vormen. Gen expressie studies suggereren een afzonderlijke expressie-profiel van de primaire tumor, de CTCs, en de metastatische laesies en de opregulatie van de subset van genen die nodig zijn voor het fenotype10. Dit metastatische proces optreedt als gevolg van de aanwezigheid van biologische omstandigheden gezien bij patiënten met kanker. Het voordeel van dit model is de aanwezigheid van een natuurlijke matrix en het platform, en een perfusie van voedingsstoffen die tot de vorming van tumor knobbeltjes leidt. Daarnaast biedt het ook de mogelijkheid aan het bestuderen van de effecten van verschillende componenten van de communicatie van de tumor of drugs op tumor progressie na verloop van tijd. Dit model kan worden gebruikt om te groeien van een cellenbereik kanker (longkanker, borstkanker, Sarcoom enz.) in een laboratorium-opstelling.
Protocol
Representative Results
Discussion
De 4-D ex vivo Long biedt de mogelijkheid te bestuderen van tumorgroei en uitzaaiing in een laboratorium-opstelling. Een native Long-matrix is een complex systeem dat biedt ondersteuning aan normale weefsel en cel-cel interacties, cel-matrix interacties, celdifferentiatie en weefsel organisatie onderhoudt. Het biedt een kans om de eventuele tumor communicatie-onderdelen om te bestuderen van de gevolgen daarvan voor de tumorgroei en de interactie met andere cellen toe te voegen.
De oog…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Min P. Kim kreeg financiële steun van de tweede John W. Kirklin onderzoek beurs, Amerikaanse Vereniging voor de ductus chirurgie, Graham Foundation, Houston Methodist Specialty arts onderzoeksgroep Grant, en Michael M. en Joann H. Cone Research Award. Wij danken Ann Saikin voor het bewerken van de taal van het manuscript.
Materials
| Sprague Dowley rat | Harlan | 206M | Male |
| Chlorhexidine swab | Prevantics, NY, USA | NDC 10819-1080-1 | |
| Heparin | Sagent Pharmaceuticals, Schaumburg, IL, USA | NDC 25021-400-10 | |
| 18-gauge needle | McMaster Carr, USA | 75165A249 | |
| 2-0 silk tie | Ethicon, San Angelo, TX, USA | A305H | |
| Masterflex L/S pump | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-07554-80 | |
| Masterflex L/S pump head | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-07519-05 | |
| Masterflex L/S pump cartridge | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-07519-70 | |
| Tygon Tube | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 14171211 | |
| MasterFlex Pump tube | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 06598-16 | |
| Female luer lock connectors | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45508-34 | 75165A249 |
| Male luer lock connectors | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45513-04 | |
| black nylon ring | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-45509-04 | |
| Intravenous set | CareFusion | 41134E | |
| Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Fisher Scientific | CAS151-21-3 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-1L | |
| Antibiotics | Gibco | 15240-062 | |
| Silicone oxygenator | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | ABW00011 | Saint-GoBain- |
| Wire mesh | 1164610105 | Lowes | New York Wire |
| Female luer Lug Style TEE | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45508-56 | |
| Male luer integral lock ring to 200series Barb | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45518-08 | |
| Female luer thread style coupler | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45508-22 | |
| Clave connector | ICU Medical | 11956 | |
| Hi-Flo ™4-way Stopcock w/swivel male luer lock | smith Medical | MX9341L | |
| MasterFlex Pump tube | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 06598-13 | for cannula |
References
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer Statistics, 2017. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 67 (1), 7-30 (2017).
- Torre, L. A., Siegel, R. L., Jemal, A. Lung Cancer Statistics. Advances in Experimental Medicine and Biology. 893, 1-19 (2016).
- Lallo, A., Schenk, M. W., Frese, K. K., Blackhall, F., Dive, C. Circulating tumor cells and CDX models as a tool for preclinical drug development. Translational Lung Cancer Research. 6 (4), 397-408 (2017).
- Yang, S., Zhang, J. J., Huang, X. Y. Mouse models for tumor metastasis. Methods in Molecular Biology. 928, 221-228 (2012).
- Bissell, M. J., Hines, W. C. Why don’t we get more cancer? A proposed role of the microenvironment in restraining cancer progression. Nature Medicine. 17 (3), 320-329 (2011).
- Francia, G., Cruz-Munoz, W., Man, S., Xu, P., Kerbel, R. S. Mouse models of advanced spontaneous metastasis for experimental therapeutics. Nature Reviews Cancer. 11 (2), 135-141 (2011).
- Mishra, D. K., et al. Human lung cancer cells grown in an ex vivo 3D lung model produce matrix metalloproteinases not produced in 2D culture. PloS One. 7 (9), e45308 (2012).
- Vishnoi, M., Mishra, D. K., Thrall, M. J., Kurie, J. M., Kim, M. P. Circulating tumor cells from a 4-dimensional lung cancer model are resistant to cisplatin. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 148 (3), 1056-1063 (2014).
- Mishra, D. K., et al. Gene expression profile of A549 cells from tissue of 4D model predicts poor prognosis in lung cancer patients. International Journal of Cancer. Journal International du Cancer. , (2013).
- Mishra, D. K., et al. Ex vivo four-dimensional lung cancer model mimics metastasis. The Annals of Thoracic Surgery. 99 (4), 1149-1156 (2015).
- Mishra, D. K., et al. Human lung cancer cells grown on acellular rat lung matrix create perfusable tumor nodules. The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1075-1081 (2012).
- Pence, K. A., Mishra, D. K., Thrall, M., Dave, B., Kim, M. P. Breast cancer cells form primary tumors on ex vivo four-dimensional lung model. Journal of Surgical Research. 210, 181-187 (2017).
- Mishra, D. K., et al. Human Lung Fibroblasts Inhibit Non-Small Cell Lung Cancer Metastasis in Ex Vivo 4D Model. The Annals of Thoracic Surgery. 100 (4), 1167-1174 (2015).
- Mishra, D. K., Miller, R. A., Pence, K. A., Kim, M. P. Small cell and non small cell lung cancer form metastasis on cellular 4D lung model. BMC Cancer. 18 (1), 441 (2018).
