マウスモデルにおける乳がんの脳転移の腫瘍の低酸素動態の in vivo生物発光イメージングに
Summary
低酸素誘導因子-1αの活性の生物発光イメージングは、乳がんの脳転移のマウスモデルにおける頭蓋内腫瘍の低酸素症の開発を監視するために適用されます。
Abstract
これはよく腫瘍低酸素症は悪性化を促進し、否定的に治療反応に影響を与える重要な役割を果たしていることが認識されている。 その場でについて少し知識がいるため、これらの根深い同所性腫瘍で、それを監視する効率的な手段の欠如の悪性脳腫瘍の頭蓋内開発中の腫瘍低酸素は、生体内で、ある。ルシフェラーゼ遺伝子を発現する生細胞により放出される光の検出に基づいて、生物発光イメージング（BLI）は、急速に臨床動物試験において、治療に応答して、腫瘍の成長または腫瘍サイズの変化を評価するために、特に、癌研究のために採用されています。また、プロモーター配列の制御下にレポーター遺伝子を発現させることにより、特定の遺伝子発現は、BLIによる非侵襲的に監視することができます。低酸素ストレス下では、シグナリング応答は、種々の遺伝子の転写を駆動するために主に低酸素誘導因子-1α（HIF -1α）を介して媒介されています。したがって、我々は、安定的にヒト乳癌MDA – MB231細胞（MDA-MB231/5HRE-ODD-luc）にトランスフェクションされたHIF -1αレポーター構築物、5HRE – ODD -ルシフェラーゼを、使用している。 体外 HIF -1α生物発光アッセイでによって実行される正常酸素状態の細胞（21％O 2）コントロールとして機能しながら、BLIの前に24時間のための低酸素室（0.1％O 2）にトランスフェクション細胞をインキュベートする。低酸素下細胞で観察された有意に高い光子フラックスは、正常酸素状態のものと比較して、そのプロモーターに増加HIF -1αの結合（HREの要素）を、示唆している。細胞は、乳がんの脳転移モデルを確立するためにマウスの脳に直接注入される。腫瘍低酸素動態の in vivo生物発光イメージングでは移植後2週齢を開始し、週に一度繰り返されます。 BLIは増加頭蓋内腫瘍の低酸素を示す、腫瘍が進行するように脳からの光信号を増加させる明らかにする。組織学的および免疫組織化学的研究は、in vivoイメージングの結果で確認するために使用されています。ここで、我々は、頭蓋内腫瘍の低酸素症を監視するために、in vivoで生物発光イメージングでのヌードマウスおよびアプリケーションにおける乳がんの脳転移の外科的確立をin vitroで HIF -1α生物発光アッセイでのアプローチを紹介します。
Protocol
Discussion
乳がんの脳転移は、IV期では乳癌患者の30％で発生します。それは、高い罹患率と死亡率と関連しており、13ヶ月6の生存期間の中央値を持っています。その頭蓋の発生および進行だけでなく、病態生理学的プロファイルの我々の理解を容易にするために、この臨床的に壊滅的な疾患を模倣するために適切な動物モデルを持っている必要があります。ここで、我々は、直接マウスの脳に?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究では、DOD乳がんのIDEA賞W81XWH – 08 – 1から0583までおよびNIH / NCI CA141348 – 01A1（DZ）とFAMRI臨床科学者賞（DS）によって部分的にサポートされています。イメージングインフラストラクチャは、U24 CA126608とシモンズがんセンター（P30 CA142543）とNIH 1S10RR024757 – 01によって部分的にサポートされている南西部の小動物のイメージング研究プログラムによって提供されます。
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).
