In vivo bioluminescentie van Tumor Hypoxie Dynamiek van Borstkanker hersenmetastasen in een muismodel
Summary
Bioluminescentie beeldvorming van hypoxie induceerbare factor-1α-activiteit wordt toegepast op intracraniale tumor hypoxie ontwikkeling in een borstkanker hersenmetastasen muismodel te controleren.
Abstract
Het is algemeen bekend dat de tumor hypoxie een belangrijke rol bij het bevorderen van kwaadaardige progressie en die van invloed therapeutische respons negatief speelt. Er is weinig kennis over in situ, in vivo, tumor hypoxie tijdens de intracraniële ontwikkeling van kwaadaardige hersentumoren wegens gebrek aan efficiënte middelen om het te controleren in deze diepgewortelde orthotope tumoren. Bioluminescentie imaging (BLI), gebaseerd op de detectie van het uitgestraalde licht door het leven cellen die een luciferase-gen, is snel goedgekeurd voor onderzoek naar kanker, met name om tumorgroei of tumorgrootte veranderingen in de respons op de behandeling in preklinische dierproeven te evalueren. Bovendien, met het uitdrukken van een reporter-gen onder de controle van een promotor-sequentie, kan de specifieke genexpressie non-invasief worden gecontroleerd door BLI. Onder hypoxische stress, zijn signalisatie reacties gemedieerd voornamelijk via de hypoxie induceerbare factor-1α (HIF-1α) om transcriptie van verschillende genen rijden. Daarom hebben we gebruik gemaakt van een HIF-1α reporter construct, 5HRE-ODD-luc, stabiel getransfecteerd in menselijke borstkanker MDA-MB231 cellen (MDA-MB231/5HRE-ODD-luc). In vitro HIF-1α bioluminescentie test wordt uitgevoerd door het incuberen van de getransfecteerde cellen in een hypoxische kamer (0,1% O 2) voor 24 uur voor BLI, terwijl de cellen in normoxia (21% O 2) fungeren als een controle. Significant hogere foton flux waargenomen voor de cellen onder hypoxie suggereert een verhoogde HIF-1α binding aan de promotor (HRE elementen), in vergelijking met die in normoxia. Cellen zijn direct ingespoten in de hersenen van muizen met een borstkanker hersenmetastasen model vast te stellen. In vivo bioluminescentie beeldvorming van tumor hypoxie dynamiek is gestart 2 wkn na implantatie en herhaalde een keer per week. BLI onthult steeds meer licht signalen van de hersenen als de tumor vordert, geeft verhoogde intracraniale tumor hypoxie. Histologische en immunohistochemische studies worden gebruikt om de in vivo beeldvorming resultaten te bevestigen. Hier zullen we introduceren benaderingen van in vitro HIF-1α bioluminescentie test, chirurgische oprichting van een borstkanker hersenmetastasen in een naakt muis en toepassing van de in vivo bioluminescentie beeldvorming intracraniale tumor hypoxie te controleren.
Protocol
Discussion
Borstkanker hersenmetastasen komt voor bij 30% van de patiënten met borstkanker in stadium IV. Het wordt geassocieerd met een hoge morbiditeit en mortaliteit en heeft een mediane overleving van 13 maanden 6. Er is een noodzaak om adequate diermodellen moeten dit klinisch verwoestende ziekte na te bootsen om ons begrip van de intracraniële initiatie en progressie als pathofysiologische profielen te vergemakkelijken. Hier hebben we een orthotoop borstkanker hersenmetastasen model door het injecteren van mense…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek wordt gedeeltelijk ondersteund door DOD Breast Cancer IDEA Award W81XWH-08-1-0583 en NIH / NCI CA141348-01A1 (DZ) en FAMRI klinische Scientist Award (DS). Imaging infrastructuur wordt geleverd door Southwestern Small Animal Imaging Research Program mede ondersteund door U24 CA126608 en Simmons Cancer Center (P30 CA142543) en NIH 1S10RR024757-01.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
|---|---|---|---|
| D-luciferin | Gold Biotechnology | L-123 | 120 mg/kg in PBS in a total volume of 80 μl for in vivo study |
| Isoflurane | Baxter International Inc. | 1001936060 | |
| Matrigel | BD Biosciences | 354234 | |
| Hamilton syringe | Hamilton Company | 1701 | |
| 32G Hamilton needle | Hamilton Company | 7803-04 | |
| Hypoxia chamber | Billups-Rothenberg, Inc. | MIC-101 | |
| Bioluminescence imaging system | Caliper Life Sciences | IVIS Spectrum system | |
| G418 | Fisher scientific | SV3006901 |
References
- Harada, H. The combination of hypoxia-response enhancers and an oxygen-dependent proteolytic motif enables real-time imaging of absolute HIF-1 activity in tumor xenografts. Biochem Biophys Res Commun. 360, 791-796 (2007).
- Ou, G. Usefulness of HIF-1 imaging for determining optimal timing of combining bevacizumab and radiotherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 75, 463-467 (2009).
- Zhou, H. Dynamic near-infrared optical imaging of 2-deoxyglucose uptake by intracranial glioma of athymic mice. PLoS One. 4, e8051-e8051 (2009).
- Contero, A., Richer, E., Gondim, A., Mason, R. P. High-throughput quantitative bioluminescence imaging for assessing tumor burden. Methods Mol Biol. 574, 37-45 (2009).
- Zhao, D., Richer, E., Antich, P. P., Mason, R. P. Antivascular effects of combretastatin A4 phosphate in breast cancer xenograft assessed using dynamic bioluminescence imaging and confirmed by MRI. FASEB J. 22, 2245-2451 (2008).
- Chang, E. L., Lo, S. Diagnosis and management of central nervous system metastases from breast cancer. Oncologist. 8, 398-410 (2003).
- Palmieri, D. Vorinostat inhibits brain metastatic colonization in a model of triple-negative breast cancer and induces DNA double-strand breaks. Clin Cancer Res. 15, 6148-6157 (2009).
- Mason, R. P. Multimodality imaging of hypoxia in preclinical settings. Q J Nucl Med Mol Imaging. 54, 259-280 (2010).
- Tatum, J. L. Hypoxia: importance in tumor biology, noninvasive measurement by imaging, and value of its measurement in the management of cancer therapy. Int J Radiat Biol. 82, 699-757 (2006).
- Moeller, B. J. Pleiotropic effects of HIF-1 blockade on tumor radiosensitivity. Cancer Cell. 8, 99-110 (2005).
- Lu, X. In vivo dynamics and distinct functions of hypoxia in primary tumor growth and organotropic metastasis of breast cancer. Cancer Res. 70, 3905-3914 (2010).
- Zhao, D., Chang, C. H., Kim, J. G., Liu, H., Mason, R. P. In vivo Near-Infrared Spectroscopy and Magnetic Resonance Imaging Monitoring of Tumor Response to Combretastatin A-4-Phosphate Correlated With Therapeutic Outcome. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 80, 574-581 (2011).
