En syngenesk ortopisk osteosarkom Sprague Dawley Rat Modell med amputation för att kontrollera metastaseringshastighet
Summary
Här beskrivs en syngeneic orthotopic implantation följt av en amputation förfarande av osteosarkom med spontana pulmonell metastasering som kan användas för preklinisk undersökning av metastasering biologi och utveckling av nya terapier beskrivs.
Abstract
Det senaste framsteget i behandlingen av osteosarkom (OS) inträffade på 1980-talet när multi-agent kemoterapi visade sig förbättra den totala överlevnaden jämfört med kirurgi ensam. För att ta itu med detta problem är syftet med studien att förfina en mindre känd modell av OS hos råttor med ett omfattande histologiskt, avbildning, biologiskt, implantation och amputation kirurgiskt tillvägagångssätt som förlänger överlevnaden. Vi använde en immunocompetent, outbred Sprague-Dawley (SD), syngeneic råtta modell med implanterade UMR106 OS cellinje (härrör från en SD råtta) med orthotopic tibial tumör implantat i 3 veckor gamla hane och kvinnliga råttor att modellera pediatriskt OS. Vi fann att råttor utveckla reproducerbara primära och ögonbevarande pulmonell tumörer, och att lem amputationer vid 3 veckor efter implantation avsevärt minska förekomsten av pulmonell metastasering och förhindra oväntade dödsfall. Histologiskt var de primära och metastaserade OSs hos råttor mycket lik mänskliga OPERATIVSYSTEM. Med hjälp av immunohistokemiska metoder visar studien att råtta OS infiltreras med makrofager och T-celler. En protein uttryck undersökning av OS celler visar att dessa tumörer uttrycker ErbB familjen kinaser. Eftersom dessa kinaser också uttrycks mycket i de flesta mänskliga OSs, kan denna råtta modell användas för att testa ErbB utbildningshämmare för terapi.
Introduction
Osteosarcoma (OS) är den vanligaste primära ben tumör hos barn, ungdomar och unga vuxna. Det senaste framsteget i behandlingen av OS inträffade på 1980-talet när multi-agent kemoterapi visade sig förbättra den totala överlevnaden jämfört med kirurgi ensam1. OS utvecklas under snabb bentillväxt, vanligtvis förekommer i långa rörformiga ben såsom lårben, skenben och överarmsbenet. De kännetecknas av en osteolytisk, osteoblastisk eller blandad utseende med anmärkningsvärd periosteal reaktion2. Kemoterapi och kirurgisk samband kan förbättra resultatet för patienter med en 5-årig överlevnad för 65% av patienterna2,3. Tyvärr har höggradiga OS-patienter med metastaserad sjukdom 20% överlevnad. OS invaderar regionalt och metastaserar främst till lungorna eller andra ben och är vanligare hos män. Det mest övertygande behovet för dessa unga patienter är en ny terapi som förhindrar och eliminerar livskraften hos avlägsna metastaser.
OS prekliniska modeller har granskats4,5,6,7 och få tillgängliga immunkompetenta modeller med amputation av orthotopic OS har utvecklats. År 2000 utvecklades en viktig modell med BALB/c möss med ortopiskt syngeneskt OS och amputation8. Jämfört med denna musmodell är råttmodellen baserad på genetiskt utbredd och 10 gånger större djur som leder till vissa fördelar. Råttan UMR106-modellen utvecklades från ett 32P inducerat OPERATIVSYSTEM i en Sprague Dawley (SD) råtta, som härleddes till en cellinje9. År 2001 beskrevs orthotopic implantation av UMR106-01 först i implanterade skenben av athymic möss med snabb, konsekvent primära tumör utveckling och radiologiska, histologic funktioner gemensamt med OS hos människor. Lungmetastaser utvecklades och var beroende av ortopisk placering av UMR106 i benmikromiljön10. År 2009 etablerade Yu et al.11 en reproducerbar ortopisk lårbens-OS-råttmodell med UMR106-celler hos större hanråttor. Framgångsrika tumör implantationer och lung metastasering hastighet hos råttor utan amputation liknade de data som presenteras här. I denna studie utfördes en extra amputation till modellen med unga råttor, vilket föreslog att tidpunkten för primär tumör borttagning är avgörande vid modellering AV OS, särskilt relaterade till ögonbevarande progression. Med denna förfining förbättrar amputation och in vivo imaging denna modell för prekliniska studier för ny läkemedelsbedömning för OS.
Protocol
Representative Results
Discussion
Råttor med OS tibial implantat utvecklar mätbara tumörer med 3 veckor efter implantation. Om lemmar med tumörer amputeras 3 veckor efter implantation, minskar förekomsten av lungmetastasering avsevärt. OSs är både osteolytiska och osteoblastiska. Råttor utan amputation utvecklar lungmetastaser som är flera och varierande stora, observerade genom radiografi eller vid obduktionen 7 veckor efter implantationen. EGFR, ErbB2 och ErbB4 uttrycks i råtta UMR106 OS, liknande mänskliga OS16,<sup…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
NIH-finansiering genom National Cancer Institute, anslag # CA228582. Shun Ishiyama får för närvarande ett bidrag från Toray Medical Co., Ltd.
Materials
| AKT | Cell Signaling TECHNOLOGY | 4685S | |
| absorbable suture | Ethicon | J214H | |
| β-actin | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-47778 | |
| β2-AR antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-569 | replaced by β2-AR (E-3): sc-271322 |
| Bis–Tris gels | Thermo Fisher | NP0321PK2 | |
| Buprenorphine SR Lab | ZooPharm | IZ-70000-201908 | |
| CD3 antibody | Dako | #A0452 | |
| CD68 antibody | eBioscience | #14-0688-82 | |
| Chemiluminescent substrate | cytiva | RPN2232 | |
| CL-Xposure film | Thermo Fisher | 34089 | |
| Complete Anesthesia System | EVETEQUIP | 922120 | |
| diaminobenzidine | VECTOR LABORATORIES | SK-4100 | |
| Doxorubicin | Actavis | NDC 45963-733-60 | |
| EGFR antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-03 | replaced by EGFR (A-10): sc-373746 |
| ERBB2 antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-284 | replaced by Neu (3B5): sc-33684 |
| ERBB4 antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-283 | replaced by ErbB4 (C-7): sc-8050 |
| ERK antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-514302 | |
| eye lubricant | PHARMADERM | NDC 0462-0211-38 | |
| Hamilton syringe (100 µL) | Hamilton | Model 1710 SN SYR | |
| horseradish peroxidase-linked secondary antibody | cytiva | NA934 | |
| HRP polymer detection kit | VECTOR LABORATORIES | MP-7401 | |
| HRP polymer detection kit | VECTOR LABORATORIES | MP-7402 | |
| isoflurane | BUTLER SCHEIN | NDC 11695-6776-2 | |
| isoflurane vaporizer | EVETEQUIP | 911103 | |
| UMR-106 cell | ATCC | CRL-1661 | |
| X-ray | Faxitron | UltraFocus | |
| X-ray processor | Hope X-Ray Peoducts Inc | MicroMax X-ray Processor | Hope Processors are not available in USA anymore |
| wound clips | BECTON DICKINSON | 427631 |
Riferimenti
- Link, M. P., et al. The effect of adjuvant chemotherapy on relapse-free survival in patients with osteosarcoma of the extremity. New England Journal of Medicine. 314 (25), 1600-1606 (1986).
- Bielack, S. S., et al. Prognostic factors in high-grade osteosarcoma of the extremities or trunk: an analysis of 1,702 patients treated on neoadjuvant cooperative osteosarcoma study group protocols. Journal of Clinical Oncology. 20 (3), 776-790 (2002).
- Botter, S. M., Neri, D., Fuchs, B. Recent advances in osteosarcoma. Current Opinion in Pharmacology. 16, 15-23 (2014).
- Ek, E. T. H., Dass, C. R., Choong, P. F. M. Commonly used mouse models of osteosarcoma. Critical Reviews in Oncology Hematology. 60 (1), 1-8 (2006).
- Guijarro, M. V., Ghivizzani, S. C., Gibbs, C. P. Animal models in osteosarcoma. Frontiers Oncology. 4, 189 (2014).
- Janeway, K. A., Walkley, C. R. Modeling human osteosarcoma in the mouse: From bedside to bench. Bone. 47 (5), 859-865 (2010).
- Mohseny, A. B., Hogendoorn, P. C., Cleton-Jansen, A. M. Osteosarcoma models: from cell lines to zebrafish. Sarcoma. 2012, 417271 (2012).
- Khanna, C., et al. An orthotopic model of murine osteosarcoma with clonally related variants differing in pulmonary metastatic potential. Clinical & Experimental Metastasis. 18 (3), 261-271 (2000).
- Martin, T. J., et al. Parathyroid hormone-responsive adenylate cyclase in induced transplantable osteogenic rat sarcoma. Nature. 260 (5550), 436-438 (1976).
- Fisher, J. L., Mackie, P. S., Howard, M. L., Zhou, H., Choong, P. F. The expression of the urokinase plasminogen activator system in metastatic murine osteosarcoma: an in vivo mouse model. Clinical Cancer Research. 7 (6), 1654-1660 (2001).
- Yu, Z., et al. Establishment of reproducible osteosarcoma rat model using orthotopic implantation technique. Oncology Reports. 21 (5), 1175-1180 (2009).
- Zhang, P., et al. Homologous mesenchymal stem cells promote the emergence and growth of pulmonary metastases of the rat osteosarcoma cell line UMR-106. Oncology Letters. 8 (1), 127-132 (2014).
- Gabrielson, K., et al. Heat shock protein 90 and ErbB2 in the cardiac response to doxorubicin injury. Ricerca sul cancro. 67 (4), 1436-1441 (2007).
- Sysa-Shah, P., et al. Bidirectional cross-regulation between ErbB2 and β-adrenergic signalling pathways. Cardiovascular Research. 109 (3), 358-373 (2016).
- Wachtman, L. M., Browning, M. D., Bedja, D., Pin, S., Gabrielson, K. L. Validation of the use of long-term indwelling jugular catheters in a rat model of cardiotoxicity. Journal of American Association Laboratory Animal Science. 45, 55-64 (2006).
- Abdou, A. G., et al. The Prognostic role of Ezrin and HER2/neu expression in osteosarcoma. Applied Immunohistochemistry & Molecular Morphology. 24 (5), 355-363 (2016).
- Hughes, D. P., Thomas, D. G., Giordano, T. J., McDonagh, K. T., Baker, L. H. Essential erbB family phosphorylation in osteosarcoma as a target for CI-1033 inhibition. Pediatric Blood & Cancer. 46 (5), 614-623 (2006).
- Wen, Y. H., et al. Epidermal growth factor receptor in osteosarcoma: expression and mutational analysis. Human Pathology. 38 (8), 1184-1191 (2007).
- Khanna, C., et al. Toward a drug development path that targets metastatic progression in osteosarcoma. Clinical Cancer Research. 20 (16), 4200-4209 (2014).
