Summary

In - vitro - Modellierung von Cancerous Neural Invasion: The Dorsalwurzelganglion Modell

Published: April 12, 2016
doi:

Summary

This video article shows the use of the dorsal root ganglia (DRG)/cancer cell model in pancreatic ductal adenocarcinoma.

Abstract

One way that solid tumors disseminate is through neural invasion. This route is well-known in cancers of the head and neck, prostate, and pancreas. These neurotropic cancer cells have a unique ability to migrate unidirectionally along nerves towards the central nervous system (CNS). The dorsal root ganglia (DRG)/cancer cell model is a three dimensional (3D) in vitro model frequently used for studying the interaction between neural stroma and cancer cells. In this model, mouse or human cancer cell lines are grown in ECM adjacent to preparations of freshly dissociated cultured DRG. In this article, the DRG isolation protocol from mice, and implantation in petri dishes for co-culturing with pancreatic cancer cells are demonstrated. Five days after implantation, the cancer cells made contact with the DRG neurites. Later, these cells formed bridgeheads to facilitate more extensive polarized, neurotropic migration of cancer cells.

Introduction

Solide Tumoren verbreiten auf drei Arten: direkte Invasion, lymphatische Ausbreitung und hematogenic Verbreitung. Allerdings gibt es ein viertes Mittel der Ausbreitung von Krebs, die häufig außer Acht gelassen wird, die Verbreitung entlang der Nerven. Cancerous neuronale Invasion (CNI) ist ein bekannter Weg der Ausbreitung von Krebs, insbesondere bei Krebserkrankungen des Kopfes und des Halses, 1 Prostata 2, 3 und Bauchspeicheldrüse. 4-8 CNI in mehr als 80% der Personen mit Adenokarzinom des Pankreas auftritt, führt zu retroperitonealen Tumor Zöliakie Ganglion Nerven verbreiten durch. Diese neurotropen Krebszellen haben eine einzigartige Fähigkeit , unidirektional entlang der Nerven gegenüber dem zentralen Nervensystem (CNS) zu migrieren. 9 Dieser Befund legt nahe , dass die perineural Mikroumgebung kann durch Krebszellen ausgenutzt werden, vorausgesetzt , Faktoren , die malignes Wachstum.

Einer der wenigen divitro – Modelle für CNI – Forschung ist die Dorsalwurzelganglien (DRG) / Krebszellmodell. Dieser model wird für die Untersuchung der parakrinen Interaktion zwischen neuronalen Stroma und Krebszellen. 10-18 In diesem Modell, Maus oder menschlichen Krebszelllinien gezüchtet in der extrazellulären Matrix (ECM) , benachbart zu Zubereitungen von frisch dissoziierten DRG kultiviert häufig verwendet.

Dieser Video-Artikel zeigt die Anwendung von in vitro CNI in duktalen Adenokarzinom des Pankreas.

Protocol

nach der Vereinigung für die Bewertung und Zulassung von Labor Animal Care Spezifikationen Vier- bis Sechs-Wochen alte weibliche C57BL / CJ-Mäuse (Harlan, Jerusalem, Israel) wurden in dem Experiment verwendet. Alle experimentellen Verfahren wurden in Übereinstimmung mit Institutional Animal Care und Use Committee und das Ministerium für Landwirtschaft Vorschriften erfolgen. 1. Ernten der Spinal Cord Euthanize der Maus eine CO 2 Kammer mit. Vermeiden Sie Zervikaldisl…

Representative Results

Mit Video-Mikroskopie kann die DRG sprießen Neuriten 5-7 Tage nach der Implantation zu erkennen, während die Krebszellen aus ihren Kolonien in Richtung der DRG Migration weg. Vom 7. Tag nach der Implantation kommen die Krebszellen in Kontakt mit den Neuriten (Abbildung 2). Der Vorwärts – Migration Index der Bauchspeicheldrüsenkrebszellen in das verwendete Protokoll ist 3-4 – fach höher al…

Discussion

Dieser Artikel stellt ein in vitro – Modell, das die Krebsmikroumgebung in der neuronalen Nische rekapituliert, die DRG – Modell. Das Video zeigt alle Schritte von der Anerkennung anatomische Orientierungspunkte wie die DRG in der Maus beginnt, seine Gewinnung und schließlich seine Kultivierung in ECM. Co-Kultivierung des DRG neben mit Krebszellen wird ebenfalls vorgestellt. Es gibt keine anderen Modelle für divitro – Forschung perineuralen Invasion in der Literatur beschrieben machen die…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Edith Suss-Toby is thanked for her assistance in the time-lapse microscopy and image analysis. Nofar Rada is thanked for the artistic work.

Materials

Equipments:
Operating microscope Leica M205
Tiime Lapse System Zeiss
Forceps Sigma-Aldrich F4142 
Surgical blade Sigma-Aldrich Z309036
Scissors Sigma-Aldrich S3271
35mm petri dishes, glass bottom de groot 60-627860
Name Company  Catalog Number Comments
Materials:
70% ethanol sigma
Cold PBS Biological industries 02-023-1A
DMEM Biological industries 01-055-1A
FCS Rhenium 10108165
Penicillin and streptomycin Biological industries 01-031-1B
Sodium Pyruvate Biological industries 03-042-1B
L-Glutamine Biological industries 03-020-1B
Growth factor depleted matrigel Trevigen 3433-005-01

Riferimenti

  1. Carter, R. L., Foster, C. S., Dinsdale, E. A., Pittam, M. R. Perineural spread by squamous carcinomas of the head and neck, a morphological study using antiaxonal and antimyelin monoclonal antibodies. J Clin Pathol. 36, 269-275 (1983).
  2. Beard, C. J., et al. Perineural invasion is associated with increased relapse after external beam radiotherapy for men with low-risk prostate cancer and may be a marker for occult, high-grade cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 58, 19-24 (2004).
  3. Maru, N., Ohori, M., Kattan, M. W., Scardino, P. T., Wheeler, T. M. Prognostic significance of the diameter of perineural invasion in radical prostatectomy specimens. Hum Pathol. 32, 828-833 (2001).
  4. Ceyhan, G. O., et al. Pancreatic neuropathy and neuropathic pain–a comprehensive pathomorphological study of 546 cases. Gastroenterology. 136, 177-186 (2009).
  5. Ceyhan, G. O., et al. The neurotrophic factor artemin promotes pancreatic cancer invasion. Ann Surg. 244, 274-281 (2006).
  6. Takahashi, T., et al. Perineural invasion by ductal adenocarcinoma of the pancreas. J Surg Oncol. 65, 164-170 (1997).
  7. Zhu, Z., et al. Nerve growth factor expression correlates with perineural invasion and pain in human pancreatic cancer. J Clin Oncol. 17, 2419-2428 (1999).
  8. Hirai, I., et al. Perineural invasion in pancreatic cancer. Pancreas. 24, 15-25 (2005).
  9. Mitchem, J. B., et al. Targeting tumor-infiltrating macrophages decreases tumor-initiating cells, relieves immunosuppression, and improves chemotherapeutic responses. Cancer Res. 73, 1128-1141 (2013).
  10. Kelly, K., et al. Attenuated multimutated herpes simplex virus-1 effectively treats prostate carcinomas with neural invasion while preserving nerve function. FASEB J. 22, 1839-1848 (2008).
  11. Dai, H., et al. Enhanced survival in perineural invasion of pancreatic cancer, an in vitro approach. Hum Pathol. 38, 299-307 (2007).
  12. Ayala, G. E., et al. Cancer-related axonogenesis and neurogenesis in prostate cancer. Clin Cancer Res. 14, 7593-7603 (2008).
  13. Ayala, G. E., et al. Stromal antiapoptotic paracrine loop in perineural invasion of prostatic carcinoma. Cancer Res. 66, 5159-5164 (2006).
  14. Ceyhan, G. O., et al. Neural invasion in pancreatic cancer, a mutual tropism between neurons and cancer cells. Biochem Biophys Res Commun. 374, 442-447 (2008).
  15. Bapat, A. A., Hostetter, G., Von Hoff, D. D., Han, H. Perineural invasion and associated pain in pancreatic cancer. Nat Rev Cancer. 11, 695-707 (2011).
  16. Ketterer, K., et al. Reverse transcription-PCR analysis of laser-captured cells points to potential paracrine and autocrine actions of neurotrophins in pancreatic cancer. Clin Cancer Res. 9, 5127-5136 (2003).
  17. Gil, Z., et al. Nerve-sparing therapy with oncolytic herpes virus for cancers with neural invasion. Clin Cancer Res. 13, 6479-6485 (2007).
  18. Gil, Z., et al. Paracrine regulation of pancreatic cancer cell invasion by peripheral nerves. J Natl Cancer Inst. 102, 107-118 (2010).
  19. Weizman, N., et al. Macrophages mediate gemcitabine resistance of pancreatic adenocarcinoma by upregulating cytidinedeaminase. Oncogene. 33, 3812-3819 (2014).
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Citazione di questo articolo
Na’ara, S., Gil, Z., Amit, M. In Vitro Modeling of Cancerous Neural Invasion: The Dorsal Root Ganglion Model. J. Vis. Exp. (110), e52990, doi:10.3791/52990 (2016).

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