İleri Hayvan Karaciğer Kolorektal Metastaz Model: Görüntüleme Teknikleri ve Metastatik Klonların Özellikleri
Summary
The ability of metastatic clones to colonize distant sites depends on their proliferation capacity and/or their ability to survive in the host microenvironment without significant proliferation. Here, we present an animal model that allows quantitative visualization of both types of liver colonization by metastatic clones.
Abstract
Karaciğer metastazlarının ve ilerlemesi yavaş oranlarının sınırlı sayıda hasta başarılı bir şekilde lokal tedavi ile tedavi edilebilir 1,2 yaklaşır. Bununla birlikte, küçük bir karaciğer metastazlarının heterojenliği hakkında bilinen ve tek tek metastatik koloni gelişimini değerlendirmek edebilen hayvan modelleri ihtiyaç vardır. Burada, kantitatif karaciğerde bireysel tümör klonların gelişimini görselleştirmek ve büyüme kinetiği ve kolonizasyon verimliliğini tahmin yeteneği sağlar hepatik metastaz gelişmiş bir model sunuyoruz. Bu stabil olarak lusiferaz ve tdTomato ve farklı büyüme özelliklerine sahip ile etiketlenmiş HCT116 insan kolorektal kanser hücrelerinin monoklonal türevlerinin bir panel oluşturulur. Bir splenektomi ardından dalak enjeksiyonu ile, bu klonların çoğunluğu karaciğer metastazı üretebilen, fakat kolonizasyon farklı frekanslarda ve farklı büyüme oranları ile vardır. In vivo görüntüleme Sisteml kullanılmasıM (IVIS), görselleştirmek ve in vivo ve ex vivo Işıklı flüoresan görüntüleme ile metastazı gelişimi ölçmek mümkündür. Buna ek olarak, Diffüz Lüminesans Görüntüleme Tomografi (DLIT) in vivo karaciğer metastazı 3D dağılımını sağlar. Hasat karaciğerin ex vivo floresan görüntüleme bireysel hepatik metastatik kolonilerin nicel ölçümler sağlar, karaciğer kolonizasyon sıklığı değerlendirilmesi ve büyüme kinetiği için izin metastaz. Model klinik gözlenen karaciğer metastazları benzer olduğundan, karaciğer metastazı ile ilişkili genleri tespit etmek için ve karaciğer metastatik hastalık için potansiyel ablatif veya adjuvan tedaviler test etmek için bir yöntemi olarak hizmet verebilir.
Introduction
Primer kolorektal kanserler (CRC) karaciğer metastazı olan hastalar kötü prognoz ile karakterizedir. % 12 5 – karaciğer metastazlarının (evre IV) olan hastalar sadece 8 5 yıllık sağkalım oranı ise% 88 3,4 – birincil metastatik olmayan CRC için 5 yıllık sağkalım oranı (aşamaları I – III) 75 olarak tahmin edilmektedir 6. Ancak, metastatik hastalar metastazlar ve farklı nüks kez farklı numaralar ile başvuran, heterojen bir grubunu temsil etmektedir. Klinik gözlemler, ve (yerel büyüme oranı ile orantılı) tek bir metastaz boyutu (kolonileşme yetisi ya kolonizasyon frekansına orantılı olabilir) metastaz sayısı bağımsız prognostik faktörler 1,7 olduğuna işaret etmektedir. büyümek için kendi yetenek ve yaymak ve karaciğer mikroçevresinin hayatta kendi yeteneği: Bir başka deyişle, karaciğer kolonize metastatik klonların başarısı iki önemli özelliği bağlıdır.
Dizaynyakalama ve büyük ölçüde karaciğer metastazı biyoloji anlayışımızı geliştirmek ve potansiyel terapötik yaklaşımların tasarımı için etkili bir araç sağlayabilir metastatik klonların özelliklerini nicel yeteneği ile başarılı klinik modelleri. Deneysel karaciğer metastazı modelleri daha önce 8,9 rapor edilmiştir, ancak bunların hiçbiri niceliksel yakalamak ve in vivo ve ex vivo hem de bireysel metastatik klonların özelliklerini tanımlamak için yeteneği sağladı.
Burada, farklı karaciğer kolonizasyon verimlilik ve büyüme özellikleri ile tümör klonların nesil içeren karaciğer metastazı yeni, gelişmiş bir model sunuyoruz. Metastatik kapasite iç farklılıklar vardır monoklonal hücre çizgilerinin üretimi ile lusiferaz ve tdTomato floresan protein kanser hücrelerinin çift etiketleme bir arada kullanılabilir. Bu deneysel modelde, veriler gelişimi göstermektedirKaraciğer metastazları kolonizasyon sıklığı açısından ve klinik gözlemlerle tutarlı iki katına zaman (Td), tarif edilebilir. Bu modelin sayısal doğa ilaç keşfi ve tanı amaçlı kolayca uyarlanamıyor yapar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Geçerli raporunda sunulan hayvan modeli iki ana yaklaşım dayanmaktadır. İlk olarak, koloni ve karaciğerde çoğalan farklı eğilimleri metastatik klonlar gözlemleme yeteneği sağlamak için, yüksek ölçüde heterojen monoklonal hücre soylarının bir paneli yerine kurulmuş bir bölünmemiş kanser hücre hattı 12,13 daha kurulmuştur. Metastaz gelişmesine monoklonal yaklaşımı son genomik verileri 14 tarafından haklı ve başarılı metastatik süreç 10,15,16 modelleme…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz Luc2-tdTomato plazmid ve HCT116 hücre hattı, yardım için Sayın Ani Solanki (Hayvan Kaynak Merkezi) fareler yönetimi için, ve Dr. Lara Leoni Dr. Geoffrey L. Greene (Chicago Üniversitesi) teşekkür etmek istiyorum DLIT ile. Floresan ve ışıldayan yoğunlukları sayımsal bir IVIS Spectrum Chicago Üniversitesi (Perkin Elmer, Hopkinton, MA) Entegre Küçük Hayvan Görüntüleme Araştırma Kaynak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma Kanser Araştırma Virginia ve DK Ludwig Fonu tarafından desteklenen, Akciğer Kanseri Araştırma Vakfı (LCRF), Prostat Kanseri Vakfı (PCF), ve Kanser Merkezi Destek Hibe (P30CA014599). fon çalışma dizaynı, veri toplama ve analizi, yayınlama kararı, ya da yazının hazırlanmasında hiçbir rolü vardı.
Materials
| IVIS Spectrum In Vivo Imaging System | Caliper Life Sciences | 124262 | In vivo imaging system |
| LivingImage 4.0 Software | Caliper Life Sciences | 128165 | Imaging software |
| VAD-MGX Research Anesthetic Machine | Vetamac | VAD-MGX | Inhalation anesthesia machine |
| DMEM | Gibco | 11965-118 | Cell culture reagents |
| DPBS | Gibco | 14190250 | Cell culture reagents |
| Penicillin-Streptomycin, liquid (10,000 units penicillin;10,000 μg streptomycin) | Invitrogen | 15140163 | Cell culture reagents |
| HBSS | ThermoFisher | 24020117 | Cell culture reagents |
| Buprenex Injection (0.3mg/mL) | Reckitt Benckiser Healthcare Ltd. | 12496-0757-5 | Buprenorphine hydrochloride |
| Gemini Cautery System | Braintree Scientific | GEM 5917 | Hand-held cautery for splenectomy |
| Micro Clip; Straight; 70 Grams Pressure; 1.5mm Clip Width; 10mm Jaw Length | Roboz Surgical Instrument | RS-5426 | Hemoclip: Hemostasis instruments after spleen injection |
| D-luciferin, potassium salt | Goldbio Technology | LUCK-1G | Luciferin potassium salt |
| Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Gibco | 31985062 | Reduced Serum Medium |
| TC20 Automated Cell Counter | BIO-RAD | 1450102 | Automatic cell counter |
| JMP10 software | SAS Institute | Data analysis software | |
| BD FACSAria II cell sorter | BD Biocsiences | Cell sorter |
References
- Fong, Y., Fortner, J., Sun, R. L., Brennan, M. F., Blumgart, L. H. Clinical score for predicting recurrence after hepatic resection for metastatic colorectal cancer: analysis of 1001 consecutive cases. Ann. Surg. 230 (3), 309-318 (1999).
- Pawlik, T. M., et al. Effect of surgical margin status on survival and site of recurrence after hepatic resection for colorectal metastases. Ann. Surg. 241 (5), 715-722 (2005).
- Park, J. H., Watt, D. G., Roxburgh, C. S., Horgan, P. G., McMillan, D. C. Colorectal Cancer, Systemic Inflammation, and Outcome: Staging the Tumor and Staging the Host. Ann. Surg. 263 (2), 326-336 (2016).
- Veen, T., et al. Long-Term Follow-Up and Survivorship After Completing Systematic Surveillance in Stage I-III Colorectal Cancer: Who Is Still at Risk. J. Gastrointest. Cancer. 46 (3), 259-266 (2015).
- Siegel, R., et al. Cancer treatment and survivorship statistics. CA Cancer J. Clin. 62 (2), 220-241 (2012).
- O’Connell, J. B., Maggard, M. A., Ko, C. Y. Colon cancer survival rates with the new American Joint Committee on Cancer sixth edition staging. J. Natl. Cancer Inst. 96 (19), 1420-1425 (2004).
- House, M. G., et al. Survival after hepatic resection for metastatic colorectal cancer: trends in outcomes for 1,600 patients during two decades at a single institution. J. Am. Coll. Surg. 210 (5), 744-752 (2010).
- Smakman, N., Martens, A., Kranenburg, O., Borel Rinkes, I. H. Validation of bioluminescence imaging of colorectal liver metastases in the mouse. J. Surg. Res. 122 (2), 225-230 (2004).
- Rajendran, S., et al. Murine bioluminescent hepatic tumour model. J. Vis. Exp. (41), (2010).
- Oshima, G., et al. Imaging of tumor clones with differential liver colonization. Sci. Rep. 5 (10946), (2015).
- Liu, H., et al. Cancer stem cells from human breast tumors are involved in spontaneous metastases in orthotopic mouse models. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (42), 18115-18120 (2010).
- Wang, X. M., et al. Integrative analyses identify osteopontin, LAMB3 and ITGB1 as critical pro-metastatic genes for lung cancer. PLoS One. 8 (2), e55714 (2013).
- Fidler, I. J., Kripke, M. L. Metastasis results from preexisting variant cells within a malignant tumor. Science. 197 (4306), 893-895 (1977).
- Yachida, S., et al. Distant metastasis occurs late during the genetic evolution of pancreatic cancer. Nature. 467 (7319), 1114-1117 (2010).
- Khodarev, N. N., et al. STAT1 pathway mediates amplification of metastatic potential and resistance to therapy. PLoS One. 4 (6), e5821 (2009).
- Langley, R. R., Fidler, I. J. Tumor cell-organ microenvironment interactions in the pathogenesis of cancer metastasis. Endocr. Rev. 28 (3), 297-321 (2007).
- Lussier, Y. A., et al. Oligo- and polymetastatic progression in lung metastasis(es) patients is associated with specific microRNAs. PLoS One. 7 (12), e50141 (2012).
- Lussier, Y. A., et al. MicroRNA expression characterizes oligometastasis(es). PLoS One. 6 (12), e28650 (2011).
- Calon, A., et al. Dependency of colorectal cancer on a TGF-beta-driven program in stromal cells for metastasis initiation. Cancer Cell. 22 (5), 571-584 (2012).
- Vanharanta, S., Massague, J. Origins of metastatic traits. Cancer Cell. 24 (4), 410-421 (2013).
- Khodarev, N. N., Roizman, B., Weichselbaum, R. R. Molecular pathways: Interferon/Stat1 Pathway: Role in the tumor resistance to genotoxic stress and aggressive growth. Clin. Cancer Res. 18 (11), 3015-3021 (2012).
- Li, C., et al. Interferon-stimulated gene 15 (ISG15) is a trigger for tumorigenesis and metastasis of hepatocellular carcinoma. Oncotarget. 5 (18), 8429-8441 (2014).
- Cespedes, M. V., et al. Orthotopic microinjection of human colon cancer cells in nude mice induces tumor foci in all clinically relevant metastatic sites. Am. J. Pathol. 170 (3), 1077-1085 (2007).
- Tseng, W., Leong, X., Engleman, E. Orthotopic mouse model of colorectal cancer. J. Vis. Exp. (10), (2007).
- Soares, K. C., et al. A preclinical murine model of hepatic metastases. J. Vis. Exp. (27), e51677 (2014).
- Evans, J. P., et al. From mice to men: Murine models of colorectal cancer for use in translational research. Crit. Rev. Oncol. Hematol. 98, 94-105 (2016).
