Mikroskopik Kemik Metastazı Verimli ve Seçici Modelleme için intra-iliak arter Enjeksiyon
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
Metastaz solid tümörlerin yol açtığı ölümlerin% 90'ından sorumludur. Kemik çeşitli kanser türleri, özellikle meme ve prostat kanserlerinin metastazları en sık etkilediği organdır. klinikte teşhis edildiğinde, kemik metastazları genellikle zaten sık sık nörolojik semptomlar eşlik kemikte osteolitik veya osteoblastik ya değişiklikler ile ileri aşamalarında girdiniz.
Önceki çalışmalar ağırlıklı olarak ancak şu anda osteolitik sürecinin başlangıcından önce kemiklerinde mikrometastazlar anlayışı sınırlı, açık osteolitik kemik metastazları 1-3 üzerinde duruldu. Bu durum, uygun deneysel model ve yaklaşımların eksikliği en azından kısmen. Göğüs kanseri genetik mühendisliği fare modelleri genellikle akciğer metastaz, ama daha az verimli bir şekilde kemik 4. Aynı şekilde, orthotopically nakledilen tümörler nadiren bazı kemik tropikal 4T1 meme kanserleri, spontan kemik metastazları geliştirmekbir alt-klonlar MSP istisnalar 5-7 olarak PyMT transjenik fare modeli aşırı. Intra-tibia sondaj kemiğe 8-10 kanser hücrelerini sunabilirsiniz, ama aynı zamanda yerel dokulara zarar ve iltihap doğurur. Şu anda, meme kanseri hücre çizgilerinin intrakardiyak enjeksiyonu kemik kolonizasyon 11-13 araştırmak için önemli bir yaklaşım olmuştur. kanser hücreleri sol ventrikül içine tanıtıldı Ancak, sonra sadece sınırlı oranda nihayet zor ölçülebilir şekilde mikroskobik metastazlar izlemek için yapım, kemik ve kemik iliği ulaşacaktır.
Bu çalışmada, selektif bir şekilde, yerel dokulara zarar vermeden kemik ve kemik iliği kanser hücrelerini zenginleştirmek, arka bacak dokulara kanser hücrelerini sunmak için bir teknik, yani içi ilyak arter (IIA) enjeksiyonu 14 oluşturmaktadır. Çünkü kemik özgüllük, bu yaklaşım aynı zamanda, sonunda bir önceki kolonize tembel kanser hücrelerinin yeterli zaman tanırimals diğer hayati organlarda primer tümör veya metastaz yenik. Böyle biyoparlaklık görüntüleme, immünofloresan boyama ve kemik histomophimetri gibi diğer teknikler, çeşitli ile kombine edildiğinde, IIA enjeksiyon özellikle çok hücreye tek kanser hücrelerinden ilerlemesini izlemek için, kemik metastazı ile ilgili araştırma amaçlı geniş bir kapsam için potansiyel olarak yararlı olan mikrometastazlar. Özellikle, IIA enjeksiyon kanser hücreleri ve kemik mikro-hücreleri çevreleyen çeşitli arasındaki etkileşimi görselleştirmek sağlıyor gösterdi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sadece iliyak arter kanser hücrelerinin enjeksiyon hedef olmasına rağmen, biz çevre dokulara hem iliak ven ve arter ayrılmasını tavsiye ve bir paket olarak birlikte bunları kaldırmak için. damar ve arter yoğun birbirleriyle temas için bu ve venöz damar duvarı ince ve kırmak için kolaydır. kanser hücreleri sadece artere enjekte edilir, ancak bu nedenle, başarılı bir enjeksiyon için, bu zaman ve birlikte iki gemi tutmak için çaba kaydeder. Şekil 2'de gösterildiği gibi bir 4-…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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 |
References
- Kang, Y., et al. A multigenic program mediating breast cancer metastasis to bone. Cancer cell. 3 (6), 537-549 (2003).
- Lu, X., et al. VCAM-1 promotes osteolytic expansion of indolent bone micrometastasis of breast cancer by engaging alpha4beta1-positive osteoclast progenitors. Cancer cell. 20 (6), 701-714 (2011).
- Ell, B., Kang, Y. SnapShot: Bone Metastasis. Cell. 151 (3), 690-690 (2012).
- Kretschmann, K. L., Welm, A. L. Mouse models of breast cancer metastasis to bone. Cancer Metastasis Rev. 31 (3-4), 579-583 (2012).
- Lelekakis, M., et al. A novel orthotopic model of breast cancer metastasis to bone. Clin Exp Metastasis. 17 (2), 163-170 (1999).
- Rose, A. A., et al. Osteoactivin promotes breast cancer metastasis to bone. Mol Cancer Res. 5 (10), 1001-1014 (2007).
- Welm, A. L., et al. The macrophage-stimulating protein pathway promotes metastasis in a mouse model for breast cancer and predicts poor prognosis in humans. Proc Natl Acad Sci U S A. 104 (18), 7570-7575 (2007).
- Li, X., et al. Loss of TGF-beta Responsiveness in Prostate Stromal Cells Alters Chemokine Levels and Facilitates the Development of Mixed Osteoblastic/Osteolytic Bone Lessions. Mol. Cancer. Res. 10 (4), 494-503 (2012).
- Gregory, L. S., Choi, W., Burke, L., Clements, J. A. Breast Cancer Cells Induce Osteolytic Bone Lesions In vivo through a Reduction in Osteoblast Activity in Mice. PLoS ON. 8 (9), e68103 (2013).
- Waning, D. L., et al. Excess TGF-β mediates muscle weakness associated with bone metastases in mice. Nat Med. 21 (11), 1262-1271 (2015).
- Simmons, J. K., et al. Animal Models of Bone Metastasis. Vet Pathol. 52 (5), 827-841 (2015).
- Werbeck, J. L., et al. Tumor microenvironment regulates metastasis and metastasis genes of mouse MMTV-PymT mammary cancer cells in vivo. Vet Pathol. 51 (4), 868-881 (2014).
- Xiang, J., et al. CXCR4 Protein Epitope Mimetic Antagonist, POL5551, Disrupts Metastasis and Enhances Chemotherapy Effect in Triple Negative Breast Cancer. Mol Cancer Ther. 14 (11), 2473-2485 (2015).
- Wang, H., et al. The osteogenic niche promotes early-stage bone colonization of disseminated breast cancer cells. Cancer Cell. 27 (2), 193-210 (2015).
- Hoffmann, J., et al. Characterization of new estrogen receptor destabilizing compounds: effects on estrogen-sensitive and tamoxifen-resistant breast cancer. J Natl Cancer Inst. 96 (3), 210-218 (2004).
- Tannehill-Gregg, S. H., Levine, A. L., Nadella, M. V., Iguchi, H., Rosol, T. J. The effect of zoledronic acid and osteoprotegerin on growth of human lung cancer in the tibias of nude mice. Clin Exp Metastasis. 23 (1), 19-31 (2006).
- Slyfield, C. R., Tkachenko, E. V., Wilson, D. L., Hernandez, C. J. Three-Dimensional Dynamic Bone Histomorphometry. J Bone Miner Res. 27 (2), 486-495 (2012).
- Koba, W., Jelicks, L. A., Fine, E. J. MicroPET/SPECT/CT imaging of small animal models of disease. Am J Pathol. 182 (2), 319-324 (2013).
- Simmons, J. K., et al. Canine prostate cancer cell line (Probasco) produces osteoblastic metastases in vivo. Prostate. 74 (13), 1251-1265 (2014).
- Amend, S. R., et al. Thrombospondin-1 regulates bone homeostasis through effects on bone matrix integrity and nitric oxide signaling in osteoclasts. J Bone Miner Res. 30 (1), 106-115 (2015).
