Generatie van een lever Orthotopic humaan Ukalfs melanoom xenograft platform in Immunodeficiënte muizen
Summary
Orthotopic humane lever gemetastaseerde ukalfs melanoom xenotransplantaatmodellen is Muismodellen werden gemaakt met behulp van chirurgische orthotopic implantatie technieken met patiënt-afgeleide tumor Brok en naald injectietechnieken met gekweekte menselijke ukalfs melanoom cellijnen.
Abstract
In de afgelopen decennia, subcutaan geïmplanteerde patiënt-afgeleide xenotransplantaat tumoren of gekweekte menselijke cellijnen zijn steeds meer representatieve modellen te bestuderen van menselijke kankers in immunodeficiënte muizen dan de traditionele gevestigde menselijke cel lijnen in vitro. Onlangs, orthotopisch geïmplanteerd patiënt-afgeleide tumor xenotransplantaatmodellen is (PDX) modellen in muizen zijn ontwikkeld om beter te repliceren kenmerken van patiënt tumoren. Een lever orthotopic xenotransplantaatmodellen is muismodel wordt verwacht dat een nuttig kankeronderzoek platform, het verstrekken van inzichten in de tumor biologie en medicamenteuze therapie. Echter, lever orthotopic tumor implantatie is over het algemeen ingewikkeld. Hier beschrijven we onze protocollen voor de orthotopic implantatie van patiënten afgeleide lever-gemetastaseerde ukalfs melanoom tumoren. We gekweekte menselijke lever gemetastaseerde ukalfs melanoom cellijnen in immunodeficiënte muizen. De protocollen kunnen resulteren in consistent hoge technische succespercentages met behulp van ofwel een chirurgische orthotopic implantatie techniek met stukjes van patiënt afgeleide ukalfs melanoom tumor of een naald injectietechniek met gekweekte menselijke cellijn. We beschrijven ook protocollen voor CT-scanning om inwendige lever tumoren te detecteren en voor re-implantatie technieken met behulp van cryopreserved tumoren om re-engraftment te bereiken. Samen bieden deze protocollen een beter platform voor lever orthotopic tumor Muismodellen van lever gemetastaseerd ukalfs melanoom in translationeel onderzoek.
Introduction
Ukalfs melanoom is de meest voorkomende intraoculaire maligne tumor onder volwassenen in de westerse wereld. Gedurende de afgelopen 50 jaar is de incidentie van ukalfs melanoom (5,1 gevallen per miljoen) in de Verenigde Staten1,2stabiel gebleven. Ukalfs melanoom ontstaat uit melanocyten in de Iris, Ciliaire lichaam, of choroïde, en het is een extreem dodelijke ziekte bij het ontwikkelen van metastasen. Het sterftecijfer van patiënten met uveale melanoom metastasen was 80% na 1 jaar en 92% na 2 jaar na de initiële diagnose van de uitzaaiingen. De tijd tussen de diagnose van metastasen en de dood is meestal kort, minder dan 6 maanden, zonder betrekking tot therapie3,4. De kanker verspreidt zich door het bloed en neigt naar een dominante metastaseren naar de lever (89-93%)4,5. Een effectief muismodel is dringend nodig voor verder onderzoek van levermetastatische ukalfs melanoom. Voor translationeel onderzoek is er een duidelijke vraag om een in de lever gelokaliseerd gemetastaseerd ukalfs melanoom muismodel te genereren.
Patiënten afgeleide tumor xenotransplantaatmodellen is (PDX) Muismodellen worden verwacht om geïndividualiseerde geneeskunde strategieën te bieden. Deze modellen kunnen voorspellend zijn voor klinische uitkomsten, bruikbaar zijn voor de evaluatie van preklinische geneesmiddelen en worden gebruikt voor biologische studies van tumoren6. Representatieve PDX-modellen zijn ectopisch tumor-geïmplanteerde xenotransplantaatmodellen is-muizen, die tumor hebben op subcutane plaatsen. De meeste onderzoekers kunnen een operatie doen voor subcutane implantatie zonder speciale praktijk7,8. Ze kunnen ook subcutane tumoren gemakkelijk bewaken. Hoewel subcutane PDX-modellen populair werden in de onderzoeksfase, hebben ze een aantal hindernissen in het praktisch gebruik. Subcutane implantatie dwingt patiënten afgeleide tumoren om te graveren in een andere micro-omgeving van de tumor oorsprong, zodat het leidt tot engraftment falen en langzame tumorgroei 9,10,11, 12,13,14. Orthotopic engraftment kan een meer ideale en rationele benadering zijn voor een PDX-model omdat het hetzelfde orgel gebruikt als de oorspronkelijke tumor15,16.
Onlangs ontwikkelden we protocollen voor chirurgische orthotopic implantatie technieken van patiënten afgeleide lever-gemetastaseerde ukalfs melanoom tumoren en naald injectietechnieken met een gekweekte humane lever-gemetastaseerde ukalfs melanoom cellijn in NOD. CG-prkdcscidIl2rgtm1Wjl/szj (NSG) muizen17,18. De protocollen resulteren in consistent hoge technische succespercentages. We hebben ook CT-scantechnieken vastgesteld die nuttig zijn om inwendige lever tumoren te detecteren, en we ontwikkelden opnieuw implantatie van cryopreserved tumoren in het PDX-platform. We vonden dat ukalfs vlees melanoom tumor xenotransplantaatmodellen is modellen de kenmerken van de oorspronkelijke patiënt lever tumor behouden, met inbegrip van hun histopathologische en moleculaire kenmerken. Samen bieden deze technieken een beter platform voor lever orthotopic tumor modellen voor ukalfs melanoom in translationeel onderzoek.
Protocol
Representative Results
Discussion
De huidige orthotopic xenotransplantaatmodellen is modellen zijn arbeidsintensief, tijdrovend en duur om te creëren. Orthotopic tumor xenotransplantaatmodellen is Muismodellen voor leverkanker werden opgericht meer dan twee decennia geleden19,20,21. Deze techniek is echter ingewikkeld en vereist gebruik van speciale apparatuur, zoals een micro-naald houder en 6-0 tot 8-0 fijne hechtingen onder een microscoop. Tumor en normale l…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We zijn M. Ohara, K. Saito en M. Terai dankbaar voor het reviseren van het manuscript. De auteurs erkennen kritische recensie voor redactionele en Engelse assistentie van dit manuscript door Dr. R. Sato bij Fox Chase Cancer Center. Het hierin beschreven werk werd ondersteund door het Bonnie Kroll Research Fund, het Mark Weinzierl Research Fund, het Eye melanoma Research Fund aan de Thomas Jefferson University, de Osaka Community Foundation en JSPS KAKENHI Grant nummer JP 18K15596 in Osaka City Universiteit. Studies in Dr. A. Aplin’s laboratorium werden ondersteund door NIH Grant R01 GM067893. Dit project werd ook gefinancierd door een Decan’s Transformative Science Award, een Thomas Jefferson University programmatische 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 |
Riferimenti
- 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. Ricerca sul cancro. 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. Ricerca sul cancro. 12 (15), 4652-4661 (2006).
- Siolas, D., Hannon, G. J. Patient-derived tumor xenografts: transforming clinical samples into mouse models. Ricerca sul cancro. 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).
