Generering av en Liver Orthotopic Human uveal melanom Xenograft Platform i Immunodeficient mus
Summary
Orthotopic Human lever metastatisk uveal melanom xenograft mus modeller ble opprettet ved hjelp av kirurgiske Orthotopic implantation teknikker med pasient-avledet tumor blings og nål injeksjon teknikker med kultivert menneskelig uveal melanom cellelinjer.
Abstract
I de siste ti årene, subkutant implantert pasient-avledet xenograft svulster eller kultivert menneskelige cellelinjer har blitt stadig mer anerkjent som mer representative modeller for å studere menneskelig kreft i immunodeficient mus enn tradisjonelle etablerte menneskelige celle linjer in vitro. Nylig, orthotopically implantert pasient-avledet tumor xenograft (PDX) modeller i mus har blitt utviklet for å bedre gjenskape funksjoner av pasient svulster. En lever orthotopic xenograft musen modell forventes å bli en nyttig kreften forskning plattform, skaffer innblikk i svulst Biology og bedøve terapi. Imidlertid er leveren orthotopic tumor implantation generelt komplisert. Her beskriver vi våre protokoller for orthotopic implantation av pasient-avledet lever-metastatisk uveal melanom svulster. Vi kultivert menneskelig lever metastatisk uveal melanom cellelinjer i immunodeficient mus. Protokollene kan resultere i gjennomgående høy teknisk suksess priser ved hjelp av enten en kirurgisk orthotopic implantation teknikk med biter av pasient-avledet uveal melanom tumor eller en nål injeksjon teknikk med kultivert menneskelig cellelinje. Vi beskriver også protokoller for CT skanning å oppdage interiør leversvulster og for re-implantation teknikker bruker embryo svulster å oppnå re-engraftment. Sammen, disse protokollene gir en bedre plattform for leveren orthotopic tumor mus modeller av leveren metastatisk uveal melanom i translational forskning.
Introduction
Uveal melanom er den vanligste intraokulært ondartet svulst blant voksne i den vestlige verden. I løpet av de siste 50 årene har forekomsten av uveal melanom (5,1 tilfeller per million) forblitt stabil i USA1,2. Uveal melanom oppstår fra melanocytter i Iris, ciliary kroppen, eller akkord, og det er en ekstremt dødelig sykdom når den utvikler metastasering. Dødeligheten av pasienter med uveal melanom metastasering var 80% ved 1 år og 92% ved 2 år etter første diagnostisering av metastaser. Tiden mellom diagnostisering av metastaser og død er vanligvis kort, mindre enn 6 måneder, uten hensyn til terapi3,4. Kreften sprer seg gjennom blodet og har en tendens til å nesten kun metastase til leveren (89-93%)4,5. En effektiv musemodell er et presserende behov for videre etterforskning av leveren-metastatisk uveal melanom. For translational forskning, det er et klart behov for å generere en lever-lokaliserte metastatisk uveal melanom musemodell.
En pasient-avledet tumor xenograft (PDX) musemodeller forventes å gi individualisert medisin strategier. Disse modellene kan være prediktiv av kliniske utfall, være nyttig for prekliniske narkotika evaluering, og brukes til biologiske studier av svulster6. Representative PDX-modeller er jektopicheski tumor-implantert xenograft mus, som har tumor på subkutan nettsteder. De fleste forskere kan gjøre kirurgi for subkutan implantation uten spesiell praksis7,8. De kan også overvåke subkutan svulster lett. Selv om subkutan PDX-modeller ble populære i forsknings fasen, har de noen hindringer i bevegelse til praktisk bruk. Subkutan implantation styrker pasient-avledede svulster å engraft på en annen mikromiljøet fra tumor opprinnelse, slik at det fører til engraftment svikt og langsom tumor vekst 9,10,11, 12,13,14. Orthotopic engraftment kan være en mer ideell og rasjonell tilnærming for en PDX modell fordi den bruker samme organ som den opprinnelige tumor15,16.
Nylig utviklet vi protokoller for kirurgiske orthotopic implantation teknikker av pasient-avledet lever-metastatisk uveal melanom svulster og nål injeksjon teknikker med en kultivert menneskelig lever-metastatisk uveal melanom cellelinje i NOD. CG-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (nsg) mus17,18. Protokollene resulterer i gjennomgående høye tekniske suksessrater. Vi har også etablert CT-skanning teknikker som er nyttige for å oppdage interiør leverskader svulster, og vi utviklet ny implantation av embryo svulster i PDX plattform. Vi fant at uveal melanom tumor xenograft modeller opprettholde egenskapene til den opprinnelige pasienten leveren svulst, inkludert deres histopathological og molekylære funksjoner. Sammen, disse teknikkene gir en bedre plattform for leveren orthotopic tumor modeller for uveal melanom i translational forskning.
Protocol
Representative Results
Discussion
De nåværende orthotopic xenograft modellene er arbeidskrevende, tidkrevende og kostbart å skape. Orthotopic tumor xenograft mus modeller for leverkreft ble etablert mer enn to ti år siden19,20,21. Imidlertid er denne teknikken komplisert og krever bruk av spesialutstyr, for eksempel en mikro-nål holderen og 6-0 til 8-0 fine sting under et mikroskop. Tumor og normalt lever vev må sys opp nøye slik at Sutur ikke skader den …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi er takknemlige for M. Ohara, K. Saito, og M. Terai, for å ha gjennomgått manuskriptet. Forfatterne erkjenner kritisk vurdering for redaksjonelle og engelsk bistand av dette manuskriptet av Dr. R. Sato på Fox Chase Cancer Center. Arbeidet beskrevet her ble støttet av Bonnie Kroll Research Fund, The Merk Weinzierl Research Fund, Eye melanom Research Fund ved Thomas Jefferson University, The Osaka Community Foundation, og JSP KAKENHI Grant Number JP 18K15596 i Osaka City University. Studier i Dr. A. Aplin laboratorium ble støttet av NIH Grant R01 GM067893. Dette prosjektet ble også finansiert av en Dean ‘ s bearbeidet Science Award, en Thomas Jefferson University programmatisk Initiative Award.
Materials
| Materials, tissues and animals | |||
| Buprenorphine | |||
| CO2 tank | |||
| Cryomedium | |||
| Exitron nano 12000 (Alkaline earth metal-based nanoparticle contrast agent) | Miltenyl Biotec | 130-095-700 | |
| HBSS 1X, with calcium & magnesium | Corning | 21-020-CM | |
| Human liver metastatic uveal melanoma cell line | |||
| Human uveal melanoma tissue in the liver | All tissue handling should be done in a Biosafety Level 2 hood. Be careful when working with human tissue; always use gloves and avoid direct skin contact. Assume patients may have been infected with HIV or other highly transmissible organisms. Do not process samples known to carry infections. | ||
| Iodine | |||
| Isoflurane | Purdue Products | 67618-150-17 | |
| Isopropanol | Fisher scientific | A416-1 | Avoid direct contact to skin and eye and inhalation of anesthetic agent. |
| Liquid nitrogen | |||
| Matrigel HC | BD | 354248 | |
| NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) mice | Jackson Lab | 5557 | 4 to 8 weeks old |
| PBS 1X, without calcium and magnesium | Corning | 21-031-CM | |
| RPMI 1640 | Corning | 10-013-CV | |
| Sterile alcohol prep pad (70% isopropyl alcohol) | Nice-Pak products | B603 | |
| 4% paraformaldehyde phosphate buffer solution | Wako | 163-20145 | |
| 70% Ethyl alcohol solution | Fisher Scientific | 04-355-122 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipments | |||
| Absorbable hemostat | Johnson and Johnson | 63713-0019-61 | |
| Autoclave | |||
| Body weight measure | |||
| Cautery | Bovie Medical | MC-23009 | |
| Cell counter | |||
| Centrifuzer | |||
| Cotton swab | |||
| Cryo freezing container | NALGENE | 5100-0001 | |
| Cryotube | SARSTEDT | 72.379 | |
| Curved scissors | World Precision Instruments | 503247 | |
| Curved ultrafine forceps | World Precision Instruments | 501302 | |
| Fabric sheet | |||
| Freezer | |||
| F/AIR Filter Canister | Harvard Apparatus | 600979 | |
| Heating pad | |||
| Isoflurane vaporizer | Artisan Scientific | 66317-1 | |
| Liquid nitrogen | |||
| Liquid nitrogen jar | Thermo Fisher Scientific | 2123 | |
| Micro-CT scan | Siemens | ||
| Needle holder | World Precision Instruments | 501246 | |
| Petri dishes | Fisher Scientific | FB0875713 | |
| Pipette | |||
| Spray bottle | |||
| Sterile hood | Biosafety level 2 cabinet | ||
| Sterile No.11 scalpel | AD Surgical | A300-11-0 | |
| Straight forceps | World Precision Instruments | 14226 | |
| Surgical drape | |||
| Tail vein restrainer | Braintree Scientific | TV-150-STD | |
| Water bath | |||
| 1 ml TB syringe with 27-gauge needle | BD | 309623 | |
| 1.7 ml tube | Bioexpress | C-3260-1 | |
| 5-0 PDO Suture | AD Surgical | S-D518R13 | |
| 15 mL conical tubes | AZER SCIENTIFIC | ES-9152N | |
| 27-gauge needle | BD | 780301 | |
| 27-gauge needle | Hamilton | 7803-01 | |
| 50 mL conical tubes | AZER SCIENTIFIC | ES-9502N | |
| 50 µl micro syringe | BD | 80630 | |
| 50 µl micro syringe | Hamilton | 7655-01 | |
| 100 mL container | Fisher Scientific | 12594997 | |
| 200μl tip |
References
- Aronow, M. E., Topham, A. K., Singh, A. D. Uveal Melanoma: 5-Year Update on Incidence, Treatment, and Survival (SEER 1973-2013). Ocular Oncology and Pathology. 4 (3), 145-151 (2018).
- Krantz, B. A., Dave, N., Komatsubara, K. M., Marr, B. P., Carvajal, R. D. Uveal melanoma: epidemiology, etiology, and treatment of primary disease. Clinical Ophthalmology. 11, 279-289 (2017).
- Gragoudas, E. S., et al. Survival of patients with metastases from uveal melanoma. Ophthalmology. 98 (3), 383-389 (1991).
- Diener-West, M., et al. Development of metastatic disease after enrollment in the COMS trials for treatment of choroidal melanoma: Collaborative Ocular Melanoma Study Group Report No. 26. Archives of Ophthalmology. 123 (12), 1639-1643 (2005).
- Collaborative Ocular Melanoma Study Group. Assessment of metastatic disease status at death in 435 patients with large choroidal melanoma in the Collaborative Ocular Melanoma Study (COMS): COMS report no. 15. Archives of Ophthalmology. 119 (5), 670-676 (2001).
- Hidalgo, M., et al. Patient-derived xenograft models: an emerging platform for translational cancer research. Cancer Discovery. 4 (9), 998-1013 (2014).
- Kim, M. P., et al. Generation of orthotopic and heterotopic human pancreatic cancer xenografts in immunodeficient mice. Nature Protocols. 4 (11), 1670-1680 (2009).
- Némati, F., et al. Establishment and characterization of a panel of human uveal melanoma xenografts derived from primary and/or metastatic tumors. Clinical Cancer Research. 16 (8), 2352-2362 (2010).
- Wilmanns, C., et al. Modulation of Doxorubicin sensitivity and level of p-glycoprotein expression in human colon-carcinoma cells by ectopic and orthotopic environments in nude-mice. International Journal of Oncology. 3 (3), 413-422 (1993).
- Kang, Y., et al. Proliferation of human lung cancer in an orthotopic transplantation mouse model. Experimental and Therapeutic. 1 (3), 471-475 (2010).
- Fichtner, I., et al. Establishment of patient-derived non-small cell lung cancer xenografts as models for the identification of predictive biomarkers. Clinical Cancer Research. 14 (20), 6456-6468 (2008).
- Marangoni, E., et al. A new model of patient tumor-derived breast cancer xenografts for preclinical assays. Clinical Cancer Research. 13 (13), 3989-3998 (2007).
- Bergamaschi, A., et al. Molecular profiling and characterization of luminal-like and basal-like in vivo breast cancer xenograft models. Molecular Oncology. 3 (5-6), 469-482 (2009).
- Ho, K. S., Poon, P. C., Owen, S. C., Shoichet, M. S. Blood vessel hyperpermeability and pathophysiology in human tumour xenograft models of breast cancer: a comparison of ectopic and orthotopic tumours. BMC Cancer. 12, 579 (2012).
- Hoffman, R. M. Patient-derived orthotopic xenografts: better mimic of metastasis than subcutaneous xenografts. Nature Reviews Cancer. 15 (8), 451-452 (2015).
- Rubio-Viqueira, B., Hidalgo, M. Direct in vivo xenograft tumor model for predicting chemotherapeutic drug response in cancer patients. Clinical Pharmacology & Therapeutics. 85 (2), 217-221 (2009).
- Ozaki, S., et al. Establishment and Characterization of Orthotopic Mouse Models for Human Uveal MelanomaHepatic Colonization. American Journal of Pathology. 186 (1), 43-56 (2016).
- Kageyama, K., et al. Establishment of an orthotopic patient-derived xenograft mouse model using uveal melanomahepatic metastasis. Journal of Translational Medicine. 15 (1), 145 (2017).
- Fu, X. Y., Besterman, J. M., Monosov, A., Hoffman, R. M. Models of human metastatic colon cancer in nude mice orthotopically constructed by using histologically intact patient specimens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 88 (20), 9345-9349 (1991).
- Rashidi, B., et al. An orthotopic mouse model of remetastasis of human colon cancer liver metastasis. Clinical Cancer Research. 6 (6), 2556-2561 (2000).
- Fan, Z. C., et al. Real-time monitoring of rare circulating hepatocellular carcinoma cells in an orthotopic model by in vivo flow cytometry assesses resection on metastasis. Recherche en cancérologie. 72 (10), 2683-2691 (2012).
- Jacob, D., Davis, J., Fang, B. Xenograftictumor modelsinmiceforcancer research, atechnical review. Gene Therapy and Molecular Biology. 8, 213-219 (2004).
- Ahmed, S. U., et al. Generation of subcutaneous and intrahepatic human hepatocellular carcinoma xenografts in immunodeficient mice. Journal of Visualized Experiments. 25 (79), e50544 (2013).
- Kim, M., et al. Generation of humanized liver mouse model by transplant of patient-derived fresh human hepatocytes. Transplantation Proceedings. 46 (4), 1186-1190 (2014).
- Lavender, K. J., Messer, R. J., Race, B., Hasenkrug, K. J. Production of bone marrow, liver, thymus (BLT) humanized mice on the C57BL/6 Rag2(-/-)γc(-/-)CD47(-/-) background. Journal of Immunological Methods. 407, 127-134 (2014).
- Boll, H., et al. Micro-CT based experimental liver imaging using a nanoparticulate contrast agent: a longitudinal study in mice. PLoS One. 6 (9), e25692 (2011).
- Zhao, X., et al. Global gene expression profiling confirms the molecular fidelity of primary tumor-based orthotopic xenograft mouse models of medulloblastoma. Neuro-Oncology. 14 (5), 574-583 (2012).
- Rubio-Viqueira, B., et al. An in vivo platform for translational drug development in pancreatic cancer.Clinical. Recherche en cancérologie. 12 (15), 4652-4661 (2006).
- Siolas, D., Hannon, G. J. Patient-derived tumor xenografts: transforming clinical samples into mouse models. Recherche en cancérologie. 73 (17), 5315-5319 (2013).
- Alkema, N. G., et al. Biobanking of patient and patient-derived xenograft ovarian tumour tissue: efficient preservation with low and high fetal calf serum based methods. Scientific Reports. 6 (5), 14495 (2015).
