Summary

膠芽腫の異種移植片の生体内イメージング用蛍光分子トモグラフィー

Published: April 26, 2018
doi:

Summary

腫瘍細胞の同所性頭蓋内注入は、脳腫瘍生物学、進行、進化、および治療反応を研究するがん研究に使用されています。リアルタイム生体イメージングと定量腫瘍の臨床神経膠芽腫モデルで質量を提供する蛍光分子腫瘍異種移植片のトモグラフィーをご紹介します。

Abstract

腫瘍はがん細胞の腫瘍を形成できる質量。細胞の発癌性の決定に広く使用されているアプローチは、がん細胞を免疫不全マウスに皮下注射して後表示されるなり、触知腫瘤の測定です。癌細胞の同所性同種注射は最もよく研究されている腫瘍の起源のティッシュのような微小環境に異種移植の導入を目指してください。脳癌研究では、脳のユニークな微小環境で腫瘍の形成および分析を許可する癌細胞の頭蓋内注入が必要です。頭蓋内の異種移植片の生体内イメージングはしみ込んでがんマウスの腫瘍を瞬時に監視します。ここで脳腫瘍異種移植片の蛍光分子トモグラフィー (FMT) の使用を報告します。がん細胞はまず赤外線蛍光タンパク質近く増殖型、免疫不全のマウスの脳に注入し。動物は時間の長時間にわたる腫瘤について定量的な情報を取得するスキャンします。費用対効果、再現性、および信頼性の高い各マウス内腫瘍負担定量化を可能セルがあらかじめラベルします。画像処理基板を注入する必要性を排除し、したがって、動物のストレスを軽減しました。このアプローチの限界は非常に小さい固まり; が検出できないことによって表されるただし、他の技術より大きい固まりのためのより良い解像度があります。薬物治療の有効性または神経膠腫細胞と患者由来サンプルの遺伝的変化の評価に適用できます。

Introduction

がんは、先進国の人間の病気関係した死の主要な原因のひとつです。新しい治療法は、非常に高い死者、早急に必要。膠 (GBM) は、脳腫瘍、脳腫瘍、間質、および免疫細胞の異種個体集団から成る非常に致死的なタイプです。米国の中央脳腫瘍レジストリによると悪性と非悪性脳腫瘍の発生率は 10万人あたり約 22 例です。約 11,000 の新しいケースは、2017年1米国で診断されると予想されます。

前臨床試験は、薬物、プロシージャ、または人間でテスト前に効果を発揮する治療法の可能性を調査します。前臨床試験において最も早い所ステップの 1 つはひと異種移植モデルとして定義されている、ホストの有機体の移植癌細胞を用いた薬物治療の分子標的を見つけることです。頭蓋内脳腫瘍 xenograft モデル患者由来の異種移植片 (PDXs) を使用して、このコンテキスト内で脳腫瘍生物学、進行、進化、および治療反応の研究し、バイオ マーカーの開発、最近では薬物に広く使用されています。スクリーニング、およびパーソナライズされた医学2,3,4

最も手頃な価格で非侵襲的体内イメージング手法頭蓋内の異種移植片を監視するための 1 つは生物発光イメージング (結合)5,6,7,8です。ただし、いくつかのバリの制限、基板管理、可用性、酵素安定性と光焼入れおよび集録9イメージング中に散乱します。ここでは、イメージング法の臨床神経膠芽腫モデルを監視する別の方法として赤外線 FMT を報告します。(今後 FP720 と呼ぶ) 近赤外蛍光タンパク質 iRFP72010,11を表現するこの方法、信号集録と頭蓋内注入 PDXs の定量化、または turboFP635 (今後は FP635 と呼ぶ)FMT のイメージング システムで実行されます。FMT の技術を使用して、同所性同種腫瘍ができる生体内での前に、中に、または治療後で監視臨床観測のための非侵襲的、基板無料かつ定量的に。

Protocol

実験動物や感染性病原体、癌細胞のヘッジホッグ レンチなどの使用制度バイオ セーフティ委員会、制度上のアニマル ・ ケアのプログラムによって事前の承認が必要です。カリフォルニア大学サンディエゴ校 (UCSD) の動物のケアのガイドラインをこのプロトコルに従います。 1. FP635 や FP720 構築と神経膠芽腫細胞の分類 生産し、Tiscorniaらによって記述され?…

Representative Results

神経膠芽腫細胞の U87EGFRvIII (U87 細胞発現 EGF 受容体変形 III) ステップ 1.2 によると培養しました。レンチ ウイルスは制作され、1.1 のステップによると精製します。ウイルス濃度は p24 によって決定された elisa 法。セルが 1.8 のステップに従って赤外線蛍光タンパク質を運ぶレンチ ウイルスで導入しました。FP72010,11をエンコ?…

Discussion

癌は癌研究で広く使用されているし、定評のイメージング技術の数が開発されている: バリ;磁気共鳴画像 (MRI);陽電子放射断層撮影 (PET) 計算された断層撮影 (CT);FMT。これらのアプローチの各客室には長所と短所が最終的に提供される情報の種類とお互いを補完します。最も一般的に使用される、生体内イメージング技術の 1 つはバリ5,6,</s…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

GBM PDX 神経幹細胞の博士フレデリック ・ ラング、MD アンダーソンがんセンターに感謝いたします。この作品は、敗戦 GBM 研究共同、腫瘍社会脳国家 (フランク フルナリ) R01 NS080939 (フランク フルナリ)、ジェームス s. マクドネル財団 (フランク フルナリ); の子会社によって支えられました。ホルヘ ・ ベニテスに支えられ賞アメリカの脳腫瘍連合 (ABTA) からは。シロ Zanca はアメリカ イタリア語がん財団特別研究員奨学金によって部分的に支えられました。フランク フルナリ癌研究所から給与とその他のサポートを受け取ります。

Materials

DMEM/High Glucose  HyClone/GE SH30022.1
DMEM/F12 1:1  Gibco 11320-082
FBS HyClone/GE SH30071.03
Accutase Innovative cell technologies AT-104
Trypsin HyClone/GE SH30236.01
B27 supplement Gibco 17504044
human recombinant EGF  Stemcell Technologies 2633
human recombinant FGF Stemcell Technologies 2634
DPBS Corning 21-031-00
FACS tubes Falcon 352235
DAPI ThermoFisher Scientific 62248
Blasticidin ThermoFisher Scientific A1113903
p24 ELISA  Clontech 632200
Xylazine Akorn NDC 59399-110-20
Ketamine Zoetis NADA 043-403 Controlled substance
Ointment Dechron NDC 17033-211-38
Absorbable suture CpMedical VQ392
5 ul syringe Hamilton 26200-U Catalog number as sold by Sigma-Aldrich
Cell Sorter Sony SH8007
Mouse stereotaxic frame  Stoelting 51730
Motorized stereotaxic injector Stoelting 53311
Micromotor hand-held drill Foredom K1070
Mouse warming pad  Ken Scientific Corporation TP-22G
Fluorescence Tomography System  PerkinElmer FMT 2500 XL
TrueQuant Imaging Software  Perkin Elmer  7005319
Ultra-centrifuge Optima L-80 XP Beckman Coulter 392049
Tissue Culture 100mm Dishes Olympus Plastics 25-202
Tissue Culture 150mm Dishes Olympus Plastics 25-203
Tissue Culture Flasks T75 Corning 430720U
50 mL conical tubes Corning 430290
15 mL conical tubes Olympus Plastics 28-101
Centrifuge Avanti J-20 Beckman Coulter J320XP-IM-5
Tube, Polypropylene, Thinwall, 5.0 mL Beckman Coulter 326819
Tube, Thinwall, Polypropylene, 38.5 mL, 25 x 89 mm Beckman Coulter 326823
Athymic nude mice Charles River Laboratories Strain Code  490 (Homozygous) Prior approval by the Institutional Animal Care Program and by the Institutional Biosafety Committee required.   

References

  1. Ostrom, Q. T., et al. CBTRUS Statistical Report: Primary Brain and Other Central Nervous System Tumors Diagnosed in the United States in 2009-2013. Neuro-Oncology. 18 (suppl_5), v1-v75 (2016).
  2. Pauli, C., et al. Personalized In Vitro and In Vivo Cancer Models to Guide Precision Medicine. Cancer Discovery. 7 (5), 462-477 (2017).
  3. Stewart, E. L., et al. Clinical Utility of Patient-Derived Xenografts to Determine Biomarkers of Prognosis and Map Resistance Pathways in EGFR-Mutant Lung Adenocarcinoma. Journal of Clinical Oncology. 33 (22), 2472-2480 (2015).
  4. Gao, H., et al. High-throughput screening using patient-derived tumor xenografts to predict clinical trial drug response. Nat Med. 21 (11), 1318-1325 (2015).
  5. Ozawa, T., James, C. D. Establishing Intracranial Brain Tumor Xenografts With Subsequent Analysis of Tumor Growth and Response to Therapy using Bioluminescence Imaging. J. Vis. Exp. (41), e1986 (2010).
  6. Kondo, A., et al. An experimental brainstem tumor model using in vivo bioluminescence imaging in rat. Child’s Nervous System. 25 (5), 527-533 (2009).
  7. Nyati, S., Young, G., Ross, B. D., Rehemtulla, A., Kozlov, S. V. . ATM Kinase: Methods and Protocols. , 97-111 (2017).
  8. Kondo, A., et al. Longitudinal assessment of regional directed delivery in a rodent malignant glioma model. J Neurosurg Pediatr. 4 (6), 592-598 (2009).
  9. Badr, C. E., Badr, C. E. . Bioluminescent Imaging: Methods and Protocols. , 1-18 (2014).
  10. Shcherbakova, D. M., Verkhusha, V. V. Near-infrared fluorescent proteins for multicolor in vivo imaging. Nat Meth. 10 (8), 751-754 (2013).
  11. Filonov, G. S., et al. Bright and stable near-infrared fluorescent protein for in vivo imaging. Nat Biotech. 29 (8), 757-761 (2011).
  12. Tiscornia, G., Singer, O., Verma, I. M. Production and purification of lentiviral vectors. Nat. Protocols. 1 (1), 241-245 (2006).
  13. Basu, S., Campbell, H. M., Dittel, B. N., Ray, A. Purification of Specific Cell Population by Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS). J. Vis. Exp. (41), e1546 (2010).
  14. Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. Principles of rodent surgery for the new surgeon. J Vis Exp. (47), (2011).
  15. Cetin, A., Komai, S., Eliava, M., Seeburg, P. H., Osten, P. Stereotaxic gene delivery in the rodent brain. Nat. Protocols. 1 (6), 3166-3173 (2007).
  16. Benitez, J. A., et al. PTEN regulates glioblastoma oncogenesis through chromatin-associated complexes of DAXX and histone H3.3. Nature Communications. 8, 15223 (2017).
  17. Kirschner, S., et al. Imaging of Orthotopic Glioblastoma Xenografts in Mice Using a Clinical CT Scanner: Comparison with Micro-CT and Histology. PLOS ONE. 11 (11), e0165994 (2016).
  18. Mannheim, J. G., et al. Standardization of Small Animal Imaging-Current Status and Future Prospects. Molecular Imaging and Biology. , (2017).
  19. Engblom, C., et al. Osteoblasts remotely supply lung tumors with cancer-promoting SiglecFhigh neutrophils. Science. 358 (6367), (2017).
  20. Lauber, D. T., et al. State of the art in vivo imaging techniques for laboratory animals. Laboratory Animals. 51 (5), 465-478 (2017).
  21. Zanca, C., et al. Glioblastoma cellular cross-talk converges on NF-κB to attenuate EGFR inhibitor sensitivity. Genes & Development. 31 (12), 1212-1227 (2017).
  22. Villa, G. R., et al. An LXR-Cholesterol Axis Creates a Metabolic Co-Dependency for Brain Cancers. Cancer Cell. 30 (5), 683-693 (2016).
  23. Liu, F., et al. EGFR Mutation Promotes Glioblastoma through Epigenome and Transcription Factor Network Remodeling. Molecular Cell. 60 (2), 307-318 (2015).

Play Video

Cite This Article
Benitez, J. A., Zanca, C., Ma, J., Cavenee, W. K., Furnari, F. B. Fluorescence Molecular Tomography for In Vivo Imaging of Glioblastoma Xenografts. J. Vis. Exp. (134), e57448, doi:10.3791/57448 (2018).

View Video