This manuscript provides the detailed procedure of intra-iliac artery (IIA) injection, a technique to deliver cancer cells specifically to hind limb tissues including bones to establish experimental bone metastases. Although initially established with breast tumor models, this protocol can be easily extended to other cancer types.
Intra-iliac artery (IIA) injection is an efficient approach to introduce metastatic lesions of various cancer cells in animals. Compared to the widely used intra-cardiac and intra-tibial injections, IIA injection brings several advantages. First, it can deliver a large quantity of cancer cells specifically to hind limb bones, thereby providing spatiotemporally synchronized early-stage colonization events and allowing robust quantification and swift detection of disseminated tumor cells. Second, it injects cancer cells into the circulation without damaging the local tissues, thereby avoiding inflammatory and wound-healing processes that confound the bone colonization process. Third, IIA injection causes very little metastatic growth in non-bone organs, thereby preventing animals from succumbing to other vital metastases, and allowing continuous monitoring of indolent bone lesions. These advantages are especially useful for the inspection of progression from single cancer cells to multi-cell micrometastases, which has largely been elusive in the past. When combined with cutting-edge approaches of biological imaging and bone histology, IIA injection can be applied to various research purposes related to bone metastases.
Metastaser tegner sig for over 90% af dødsfald forårsaget af solide tumorer. Knogle er den mest almindelige organ påvirkes af metastaser af forskellige cancertyper, især brystkræft og prostatakræft. Når diagnosticeret i klinikken, som regel knoglemetastaser har allerede indgået fremskredne stadier med enten osteolytiske eller osteoblastiske ændringer i knogler, ofte ledsaget med neurologiske symptomer.
Tidligere undersøgelser overvejende fokuseret på de åbenlyse osteolytiske knoglemetastaser 1-3, men vi har begrænset forståelse af mikrometastaser i knogler før begyndelsen af den osteolytisk processen. Dette er i det mindste delvis på grund af manglende egnede eksperimentelle modeller og tilgange. Gensplejsede musemodeller for brystkræft ofte metastaserer til lungerne, men langt mindre effektivt til knogler 4. Ligeledes orthotopisk transplanterede tumorer udvikles sjældent spontane knoglemetastaser, med nogle ikke-tropisk 4T1 mamma carcinomen sub-kloner og MSP overudtrykt PyMT transgen musemodel som undtagelser 5-7. Intra-tibial boring kan levere kræftceller til benet 8-10, men det medfører også skader og betændelse til lokale væv. Øjeblikket intrakardielle injektion af brystcancercellelinier har været den største tilgang til at undersøge knogle kolonisering 11-13. Men efter cancerceller indføres i venstre ventrikel kun en begrænset del vil endelig når knogle og knoglemarv, hvilket gør det vanskeligt at spore mikroskopiske metastaser i en kvantificerbar måde.
I denne undersøgelse har vi etablere en teknik, nemlig inden bækkenarterie (IIA) injektion 14, til selektivt at levere kræftceller i bagben væv, derved berige kræftceller i knogle og knoglemarv uden at forårsage skade på lokale væv. På grund af knoglen specificitet, denne fremgangsmåde giver også tilstrækkelig tid til indolent cancerceller til sidst kolonisere før enimals bukke under for primære tumorer eller metastaser i andre vitale organer. Når det kombineres med en række andre teknikker, såsom bioluminescens billeddannelse, immunfluorescensfarvning og knoglehistomorfometri, IIA injektion er potentielt anvendelige til en bred vifte af forskningsformål relateret til knoglemetastaser, især til at spore progressionen fra enkelte cancerceller til multi-celle mikrometastaser. Især viste vi, at IIA injektion giver os mulighed for at visualisere samspillet mellem kræftceller og forskellige typer af omkringliggende celler i knoglen mikromiljø.
Selv om kun den iliaca arterie er målet for injektion til kræftceller, anbefaler vi adskillelsen af både iliakal vene og arterie fra omgivende væv, og for at løfte dem sammen som et bundt. Dette skyldes, at venen og arterien udstrakt kontakt med hinanden, og den venøse karvæggen er tynd og er let at bryde. Derfor, for en vellykket injektion, det sparer tid og kræfter til at holde op de to skibe sammen, selv om cancerceller injiceres kun arterien. En 4-0 silkesutur bruges til at hjælpe denne proces som vis…
The authors have nothing to disclose.
Research in Zhang lab was supported by X. H.-F. Z.’s NCI CA151293, CA183878, Breast Cancer Research Foundation, U.S. Department of Defense DAMD W81XWH-13-1-0195, a Pilot Award of CA149196-04, McNair Medical Institute and by H.W.’s U.S. Department of Defense DAMD W81XWH-13-1-0296.
Materials | |||
DMEM | HyClone | SH30022.01 | |
FBS | Gibco | 16000 | |
Pen/Strep Amphatericin B | Lonza Biowhittaker | 17-745E | |
PBS | Lonza Biowhittaker | 17-516F | |
Trypsin/EDTA solution | HyClone | SH30042.01 | |
45uM cell strainer | VWR International Laboratory | 195-2545 | |
MediGel CPF with carprofen | Controlled item from veterinary care in BCM | For pain management | |
Buprenorphine | Controlled item from veterinary care in BCM | For pain management | |
Estradiol pellet | Innovative Research of America | SE-121 | |
Ketamine and xylazine | Controlled item from veterinary care in BCM | ||
Vet ointment | Controlled item from veterinary care in BCM | Avoid eye dryness | |
Shaver | Oster | 78005-050 | For furred mice |
Isopropyl ethanol | ACROS | 67-63-0 | |
Betadine surgical scrub | Controlled item from veterinary care in BCM | ||
#10 scalpel blades | Ted Pella, Inc | 549-3CS-10 | Multiple |
No. 3 handle | Ted Pella, Inc | 541-31 | Need to be autoclaved |
Sterile surgical drape | Sai Infusion Technology | PSS-SD1 | |
Straight forceps | Roboz Surgical Instrument | RS-5132 | Need to be autoclaved |
Straight fine forceps | Fine Science Tools | 11253-20 | Need to be autoclaved |
Edged fine forceps | Fine Science Tools | 11253-25 | Need to be autoclaved |
4-0 Vicryl silk suture | Johnson & Johnson Health Care | J214H | |
31G insuline syringes | BD | 328418 | Multiple |
Q-tips cotton swabs (Sterile) | VWR International Laboratory | 89031-272 | |
Skin glue | Henry Schein Animal Health | 31477 | For surgery site skin closure |
Ear Tag Applicator | Fine Science Tools | 24220-00 | |
Ear tags | Fine Science Tools | 24220-50 | |
D-luciferin | Gold Biotechnology | LUCK | Avoid light and put on ice |
28G insulin syringes | BD | 329410 | For intra-orbital injection |
Paraformadehyde | Alfa Aesar | 30525-89-4 | For tissue fixation |
EDTA | OmniPur | 4050 | For bone tissue decalficication |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Dissection microscope | Leica | Leica S6E stereo | |
IVIS Lumina II imaging system | Advanced Molecular Vision | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antibodies | |||
Anti-GFP antibodies (JL-8) | Clontech | 632381 | |
Anti-ALP antibodies | Abcam | ab108337 | |
Anti-Osterix antibodies | Abcam | ab22552 |