Summary

الحقن داخل القلب لخلايا سرطان البروستاتا البشرية لإنشاء نموذج فأر Xenograft نقيلي عظمي

Published: November 04, 2022
doi:

Summary

هنا ، نقدم بروتوكولا للحقن داخل القلب لخلايا سرطان البروستاتا البشرية لإنشاء نموذج فأر مع آفات ورم خبيث في العظام.

Abstract

باعتباره أكثر الأورام الخبيثة شيوعا بين الذكور ، يحتل سرطان البروستاتا (PC) المرتبة الثانية في معدل الوفيات ، ويرجع ذلك أساسا إلى معدل ورم خبيث في العظام بنسبة 65٪ -75٪. لذلك ، من الضروري فهم العملية والآليات ذات الصلة لورم خبيث في العظام لسرطان البروستاتا لتطوير علاجات جديدة. لهذا ، فإن النموذج الحيواني لورم خبيث في العظام هو أداة أساسية. هنا ، نبلغ عن إجراءات مفصلة لإنشاء نموذج فأر ورم خبيث عظمي عن طريق الحقن داخل القلب لخلايا سرطان البروستاتا. يمكن لنظام تصوير التلألؤ الحيوي تحديد ما إذا كانت خلايا سرطان البروستاتا قد تم حقنها بدقة في القلب ومراقبة ورم خبيث للخلايا السرطانية نظرا لأنه يتمتع بمزايا كبيرة في مراقبة تطور الآفة النقيلية. يكرر هذا النموذج التطور الطبيعي للخلايا السرطانية المنتشرة لتشكيل النقائل الدقيقة في العظام ويحاكي العملية المرضية لورم خبيث في العظام بسرطان البروستاتا. يوفر أداة فعالة لمزيد من الاستكشاف للآليات الجزيئية والآثار العلاجية في الجسم الحي لهذا المرض.

Introduction

سرطان البروستاتا هو السرطان الأكثر شيوعا بين الرجال في 112 دولة ويحتل المرتبة الثانية من حيث الوفيات في البلدان ذات مؤشر التنمية البشريةالأعلى 1,2. تحدث معظم الوفيات في مرضى سرطان البروستاتا بسبب ورم خبيث ، وحوالي 65٪ -75٪ من الحالات ستتطور إلى ورم خبيث في العظام 3,4. لذلك ، هناك حاجة ماسة للوقاية والعلاج من النقائل العظمية لسرطان البروستاتا لتحسين النتائج السريرية لمرضى سرطان البروستاتا. يعد النموذج الحيواني لورم خبيث في العظام أداة لا غنى عنها لاستكشاف العملية متعددة المراحل والآليات الجزيئية التي تنطوي عليها كل مرحلة من مراحل ورم خبيث في العظام بسرطان البروستاتا ، وبالتالي تحديد الأهداف العلاجية وتطوير علاجات جديدة5.

تشمل الطرق الأكثر شيوعا لإنشاء نماذج حيوانية تجريبية لورم خبيث عظمي لسرطان البروستاتا تقويم العظام ، وداخل الحجاب الحاجز (مثل داخل الظنبوب) ، والحقن داخل القلب لخلايا سرطان البروستاتا. يتم إنشاء نموذج ورم خبيث عظمي مع حقن تقويم العظام عن طريق حقن خلايا سرطان البروستاتا مباشرة في البروستاتا من الفأر 6,7. هذا النموذج الحيواني التجريبي له خصائص سريرية مشابهة جدا لورم خبيث في العظام بسرطان البروستاتا. ومع ذلك ، يحدث ورم خبيث بشكل رئيسي في العقدة الليمفاوية الإبطية والرئة بدلا من العظام 8,9. يقوم نموذج الحقن داخل الظنبوب لسرطان البروستاتا بحقن خلايا سرطان البروستاتا مباشرة في الساق بمعدل تكوين ورم مرتفع في العظام (الظنبوب)10,11; ومع ذلك ، فإن قشرة العظام وتجويف نخاع العظام تتلف بسهولة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن لطريقة حقن الظنبوب تحفيز العملية المرضية لورم خبيث عظمي لسرطان البروستاتا حيث تستعمر الخلايا السرطانية العظام من خلال الدورة الدموية. للتحقيق في الدورة الدموية ، وتسرب الأوعية الدموية ، وورم خبيث بعيد مع ارتفاع معدل ورم خبيث في العظام للخلايا السرطانية ، تم تطوير تقنية الحقن داخل القلب عن طريق الحقن المباشر لخلايا سرطان البروستاتا في البطين الأيسر للفأر8،12،13. هذا يجعله نموذجا حيوانيا قيما لأبحاث ورم خبيثفي العظام 8. تظهر طريقة الحقن داخل القلب معدل ورم خبيث في العظام يبلغ حوالي 75٪ 9,14 ، وهو أعلى بكثير من طريقة الحقن التقويمي. لذلك ، فإن الحقن داخل القلب هو وسيلة مثالية لتوليد نموذج حيواني مع ورم خبيث في العظام سرطان البروستاتا.

يهدف هذا العمل إلى وصف عملية إنشاء نموذج فأر لنقائل عظام سرطان البروستاتا ، مما يسمح للقراء بتصور إنشاء النموذج. يوفر العمل الحالي عمليات مفصلة واحتياطات وصورا توضيحية لتوليد نموذج xenograft للنقائل العظمية عن طريق الحقن داخل القلب لخلايا سرطان البروستاتا البشرية في الفئران الأثيمية. توفر هذه الطريقة أداة فعالة لمزيد من استكشاف الآليات الجزيئية والآثار العلاجية في الجسم الحي لورم خبيث في العظام بسرطان البروستاتا.

Protocol

تم إيواء ذكور الفئران الأثيمية BALB / c البالغة من العمر ستة إلى ثمانية أسابيع (ن = 10) في أقفاص فئران جيدة التهوية (5 فئران / قفص) في غرفة خالية من مسببات الأمراض (SPF) في ظل ظروف دورة الضوء / الظلام لمدة 12 ساعة ، مع حرية الوصول إلى علف SPF والمياه المعقمة. تم تغذية الفئران بشكل تكيفي لمدة أسبوع قبل التج…

Representative Results

يوفر تصوير التلألؤ البيولوجي مزايا هائلة في مراقبة تطور الآفة النقيلية لنموذج الحقن داخل القلب. بعد فترة وجيزة من حقن الخلايا السرطانية (في غضون 24 ساعة) ، تم استخدام تصوير التلألؤ الحيوي لتصور الخلايا السرطانية التي تدخل الدورة الدموية العامة (الشكل 3 أ). سيظهر التلألؤ الحي…

Discussion

يعد الحقن داخل القلب لخلايا سرطان البروستاتا البشرية لتوليد ورم خبيث في العظام نموذجا مثاليا للفأر لاستكشاف وظائف وآليات ورم خبيث في العظام بسرطان البروستاتا وتقييم الفعالية العلاجية. أظهرت الدراسات أن تلف العظام يحدث على الأرجح في الساق القريبة وعظم الفخذالبعيد 17 ، والذي ?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

يتم دعم هذا العمل من خلال منح من البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2018YFC1704300 و 2020YFE0201600) ، والمؤسسة الوطنية لعلوم الطبيعة (81973877 و 82174408) ، والمشاريع البحثية ضمن ميزانية جامعة شنغهاي للطب الصيني التقليدي (2021LK047) ، ومركز شنغهاي للابتكار التعاوني للتحول الصناعي لإعداد الطب الصيني التقليدي في المستشفى.

Materials

1 mL syringes and needles Shandong Weigao Group Medical Polymer Co., Ltd 20200411 The cells were injected into the ventricles of mice
Anesthesia machine Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd R500IP Equipment for anesthetizing mice
Automatic cell counter Shanghai Simo Biological Technology Co., Ltd IC1000  For counting cells
BALB/c athymic mice Shanghai SLAC Laboratory Animal Co, Ltd. Male 6-8 week old, male mice
Bioluminescence imaging system Shanghai Baitai Technology Co., Ltd Vieworks For tracking the tumor growth and pulmonary metastasis if the injected cells are labeled by luciferase
Centrifuge tube (15 mL, 50 mL) Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd  430790, Corning
EDTA solution Wuhan Xavier Biotechnology Co., Ltd G1105  For decalcification of bone tissure
F-12 medium Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd 21700075, GIBCO Cell culture medium
Formalin solution Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd BL539A For fixing the specimen of each mouse
Isoflurane Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd VETEASY For anesthesia 
Lipofectamine 2000 Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd 11668027, Thermo fisher Plasmid transfection reagent
PC-3 cell line Cell Bank of Chinese Academy of Sciences TCHu 158 Prostate cancer cell line
Phosphate-buffered saline Beyotime Biotechnology ST447 Wash the human osteosarcoma cells
Trypsin (0.25%) Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd 25200056, Gibco For detaching the cells
Vector (pLV-luciferase) Shanghai YueNian Biotechnology Co., Ltd VL3613 Plasmid for transfection
X-ray imaging system Brook (Beijing) Technology Co., Ltd FX PRO For obtaining x-ray images to detect tumor growth
μCT80 Shenzhen Fraun Technology Service Co., Ltd Scanco Medical AG,Switzerland For detection of bone destruction. The mico-CT is equipped with 3DCalc, cone reconstruction,  and μCT Ray V3.4A model visualization software.

Riferimenti

  1. Siegel, R. L., Miller, K. D., Fuchs, H. E., Jemal, A. Cancer Cancerstatistics, 2021. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 71 (1), 7-33 (2021).
  2. Sung, H., et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 71 (3), 209-249 (2021).
  3. Coleman, R. E. Skeletal complications of malignancy. Cancer. 80, 1588-1594 (1997).
  4. Macedo, F., et al. Bone metastases: An overview. Oncology Reviews. 11 (1), 321 (2017).
  5. Rea, D., et al. Mouse models in prostate cancer translational research: From xenograft to PDX. BioMed Research International. 2016, 9750795 (2016).
  6. Zhang, Y., et al. Real-time GFP intravital imaging of the differences in cellular and angiogenic behavior of subcutaneous and orthotopic nude-mouse models of human PC-3 prostate cancer. Journal of Cellular Biochemistry. 117 (11), 2546-2551 (2016).
  7. Stephenson, R. A., et al. Metastatic model for human prostate cancer using orthotopic implantation in nude mice. Journal of the National Cancer Institute. 84 (12), 951-957 (1992).
  8. Simmons, J. K., et al. Animal models of bone metastasis. Veterinary Pathology. 52 (5), 827-841 (2015).
  9. Jenkins, D. E., Hornig, Y. S., Oei, Y., Dusich, J., Purchio, T. Bioluminescent human breast cancer cell lines that permit rapid and sensitive in vivo detection of mammary tumors and multiple metastases in immune deficient mice. Breast Cancer Research: BCR. 7 (4), 444-454 (2005).
  10. Corey, E., et al. Establishment and characterization of osseous prostate cancer models: intra-tibial injection of human prostate cancer cells. The Prostate. 52 (1), 20-33 (2002).
  11. Andersen, C., Bagi, C. M., Adams, S. W. Intra-tibial injection of human prostate cancer cell line CWR22 elicits osteoblastic response in immunodeficient rats. Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions. 3 (2), 148-155 (2003).
  12. Sudhan, D. R., Pampo, C., Rice, L., Siemann, D. W. Cathepsin L inactivation leads to multimodal inhibition of prostate cancer cell dissemination in a preclinical bone metastasis model. International Journal of Cancer. 138 (11), 2665-2677 (2016).
  13. Jinnah, A. H., Zacks, B. C., Gwam, C. U., Kerr, B. A. Emerging and established models of bone metastasis. Cancers. 10 (6), 176 (2018).
  14. Simmons, J. K., et al. Canine prostate cancer cell line (Probasco) produces osteoblastic metastases in vivo. The Prostate. 74 (13), 1251-1265 (2014).
  15. Lamar, J. M., et al. SRC tyrosine kinase activates the YAP/TAZ axis and thereby drives tumor growth and metastasis. The Journal of Biological Chemistry. 294 (7), 2302-2317 (2019).
  16. Chang, J., et al. Matrine inhibits prostate cancer via activation of the unfolded protein response/endoplasmic reticulum stress signaling and reversal of epithelial to mesenchymal transition. Molecular Medicine Reports. 18 (1), 945-957 (2018).
  17. Arguello, F., Baggs, R. B., Frantz, C. N. A murine model of experimental metastasis to bone and bone marrow. Ricerca sul cancro. 48 (23), 6876-6881 (1988).
  18. Brylka, L., et al. Spine Metastases in immunocompromised mice after intracardiac injection of MDA-MB-231-SCP2 breast cancer cells. Cancers. 14 (3), 556 (2022).
  19. Rahman, M. M., Veigas, J. M., Williams, P. J., Fernandes, G. DHA is a more potent inhibitor of breast cancer metastasis to bone and related osteolysis than EPA. Breast Cancer Research and Treatment. 141 (3), 341-352 (2013).
  20. Park, S. I., Kim, S. J., McCauley, L. K., Gallick, G. E. Pre-clinical mouse models of human prostate cancer and their utility in drug discovery. Current Protocols in Pharmacology. , (2010).
  21. Wright, L. E., et al. Murine models of breast cancer bone metastasis. BoneKEy Reports. 5, 804 (2016).
  22. Fearon, K. C., Glass, D. J., Guttridge, D. C. Cancer cachexia: mediators, signaling, and metabolic pathways. Cell Metabolism. 16 (2), 153-166 (2012).
  23. Waning, D. L., et al. Excess TGF-β mediates muscle weakness associated with bone metastases in mice. Nature Medicine. 21 (11), 1262-1271 (2015).
  24. Talbot, S. R., et al. Defining body-weight reduction as a humane endpoint: a critical appraisal. Laboratory Animals. 54 (1), 99-110 (2020).
  25. Paget, S. The distribution of secondary growths in cancer of the breast. Cancer Metastasis Reviews. 8 (2), 98-101 (1989).
  26. Yin, J. J., et al. TGF-beta signaling blockade inhibits PTHrP secretion by breast cancer cells and bone metastases development. The Journal of Clinical Investigation. 103 (2), 197-206 (1999).
  27. Schneider, A., et al. turnover mediates preferential localization of prostate cancer in the skeleton. Endocrinology. 146 (4), 1727-1736 (2005).
  28. Padalecki, S. S., et al. Chromosome 18 suppresses prostate cancer metastases. Urologic Oncology. 21 (5), 366-373 (2003).
check_url/it/64589?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Chang, J., Sun, X., Ma, X., Zhao, P., Shi, B., Wang, Y., Han, X., Yang, Y. Intra-Cardiac Injection of Human Prostate Cancer Cells to Create a Bone Metastasis Xenograft Mouse Model. J. Vis. Exp. (189), e64589, doi:10.3791/64589 (2022).

View Video