Ikke-invasiv ultralydvurdering av endometriekreftprogresjon ved Pax8-rettet delesjon av tumordemperne arid1a og pten hos mus
Summary
Denne protokollen beskriver en metode for å overvåke progresjonen av morfologiske forandringer over tid i livmoren i en induserbar musemodell av endometriekreft ved hjelp av ultralydavbildning med korrelasjon til brutto og histologiske forandringer.
Abstract
Livmorkreft kan studeres hos mus på grunn av enkel håndtering og genetisk manipulering i disse modellene. Imidlertid er disse studiene ofte begrenset til å vurdere patologi post mortem hos dyr som er euthanisert på flere tidspunkter i forskjellige kohorter, noe som øker antall mus som trengs for en studie. Imaging mus i longitudinelle studier kan spore sykdomsprogresjonen hos enkelte dyr, og redusere antall mus som trengs. Fremskritt innen ultralydteknologi har gjort det mulig å oppdage endringer i mikrometernivå i vev. Ultralyd har blitt brukt til å studere follikkelmodning i eggstokkene og xenograftvekst, men har ikke blitt brukt på morfologiske endringer i musens livmor. Denne protokollen undersøker sammenstillingen av patologi med in vivo bildesammenligninger i en indusert musemodell for livmorkreft. Karakteristika observert ved ultralyd var forenlig med graden av endring sett ved brutto patologi og histologi. Ultralyd ble funnet å være svært prediktiv for den observerte patologien, og støttet inkorporering av ultralyd i langsgående studier av livmorsykdommer som kreft hos mus.
Introduction
Mus er fortsatt en av de viktigste dyremodellene for reproduktive lidelser 1,2,3. Det finnes flere genetisk modifiserte eller induserte gnagermodeller av eggstokkreft og livmorkreft. Disse studiene er vanligvis avhengige av flere kohorter som avlives på forskjellige tidspunkter for å fange langsgående trender i morfologiske og patologiske endringer. Dette forhindrer muligheten til å skaffe kontinuerlige data om kreftutvikling i en individuell mus. I tillegg, uten å vite den individuelle mussykdomsprogresjonstilstanden, er intervensjonsstudier basert på forhåndsbestemte tidspunkter og gjennomsnittlige funn fra tidligere kohorter i stedet for individuelle terskler for påvisning av progresjon i et bestemt dyr 4,5. Derfor er det behov for bildebehandlingsmetoder som muliggjør longitudinell vurdering hos levende dyr for å legge til rette for prekliniske modeller for testing av nye stoffer eller forbindelser og akselerere forståelsen av patobiologi samtidig som det øker strengheten og reproduserbarheten6.
Ultralydavbildning (US) er en tiltalende metode for langsgående overvåking av progresjon av livmorkreft hos mus fordi den er relativt lett og billig sammenlignet med andre bildebehandlingsmetoder, er enkel å utføre og kan ha bemerkelsesverdig oppløsning 6,7. Denne ikke-invasive modaliteten kan fange funksjoner til mikronskalaen hos våkne mus eller med mus under kort sedasjon ved hjelp av en 5-10 minutters eksamen. Ultralydmikroskopi har blitt validert som en metode for å måle utvikling av eggstokkfollikkel hos mus 8 og veksten av implantert eller indusert neoplasi 9,10,11. Høyfrekvent USA har også blitt brukt til perkutane intrauterine injeksjoner12 og observere rotte livmor endring over østrus syklus13. Høyfrekvent USA kan brukes med mus holdt på spesialiserte stasjonære plattformer ved hjelp av et skinnesystem for å holde transduseren / sonden for å ta bilder med høy oppløsning med standardisert posisjon og trykk; Dette utstyret er imidlertid ikke tilgjengelig ved alle institusjoner. Håndholdte transduserskannemetoder kan tas i bruk med mindre dedikert utstyr og brukes til både klinisk diagnostikk og forskningsapplikasjoner på mus.
Spørsmålet er om amerikansk bildebehandling med håndholdte, høyfrekvente sonder kan brukes til å overvåke livmorkreftutviklingen over flere uker. I likhet med tarmene er gnagerlivmoren en tynnvegget, slank struktur som er veldig mobil i magen og er sammenhengende gjennom flere vevsdybder, noe som gjør avbildning mer utfordrende enn med relativt immobile organer som nyrene. Denne studien forsøkte å etablere sammenhengen mellom vev observert ved ultralyd og histopatologi, definere landemerker for lokalisering av musens livmor og bestemme muligheten for den langsgående vurderingen av endometrisk kreft. Denne studien presenterer data som viser en kvalitativ korrespondanse mellom utseendet til livmor avbildet av amerikansk og histopatologi, samt seriell avbildning av mus over flere uker. Disse resultatene indikerer at håndholdt USA kan brukes til å overvåke endometriekreftutvikling hos mus, og dermed skape en mulighet for å samle individuelle mus langsgående data for å studere livmorkreft uten behov for dedikert utstyr.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne protokollen undersøker nytten av ultralyd for å vurdere livmormorfologiske endringer i utviklingen av adenokarsinom i livmoren hos mus. I denne studien, ved å følge induksjon av endometriekreft hos mus langsgående, ble de anatomiske detaljene oppdaget ved ultralyd funnet å være indikatorer på brutto og histologisk patologi. Dette åpner døren for bruk av longitudinelle studier med mindre antall mus overvåket av ultralyd på flere tidspunkter for å følge utviklingen av livmorkreft hos mus. Denne langsgå…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi er takknemlige for finansiering fra NCI Ovarian Cancer SPORE Program P50CA228991, postdoktorale opplæringsprogram 5T32OD011089, og Richard W. TeLinde Endowment, Johns Hopkins University. Prosjektet ble også delvis finansiert av tilskudd til løpende utgifter til private institusjoner for høyere utdanning fra Promotion and Mutual Aid Corporation for Private Schools of Japan.
Materials
| Reagents and Equipment Used for Animal Care | |||
| Rodent Diet (2018, 625 Doxycycline) | Envigio | TD.01306 | Mouse Feed |
| Reagents and Equipment Used for Ultrasound Imaging | |||
| 10 mL injectable 0.9% NaCl | Hospira, Inc | RL-7302 | Isotonic Fluid |
| Absorbent Pad with Plastic Backing | Daigger | EF8313 | Absorbant Pads |
| Anesthesia Induction Chambers | Harvard Apparatus | 75-2029 | Induction Chamber |
| Anesthetic absorber kit with absorber canister, holder, tubing, & adapters | CWE, Inc | 13-20000 | Nose Cone and Tubing |
| Aquasonic Clear Ultrasound Gel (0.25 Liter) | Parker Laboratoies | 08-03 | Ultrasound Gel |
| BD Plastipak 3 mL Syringe | BD Biosciences | 309657 | Syringe |
| F/Air Scavenger Charcoal Canister | OMNICON | 80120 | Scavenging System for Anesthesia |
| Isoflurane, USP | Vet One | 502017 | Anesthesia Agent |
| M1050 Non-Rebreathing Mobile Anesthesia Machine | Scivena Scientific | M1050 | Anestheic Vaporizer |
| MX550S, 25-55 MHz Transducer, 15mm, Linear | VisualSonics | MX550S | Ultrasound Transducer (Probe) |
| Nair Hair Aloe & Lanolin Hair Removal Lotion – 9.0 oz | Nair | Depilliating Cream | |
| Philips Norelco Multigroomer All-in-One Trimmer Series 7000 | Philips North America | MG7750 | Clippers |
| PrecisionGlide 25 G 1" Needle | BD Biosciences | 305125 | Needle |
| Puralube Ophthalmic Ointment | Dechra | 17033-211-38 | Lubricating Eye Drops |
| Vevo 3100 Imaging System | VisualSonics | Vevo 3100 | Ultrasound Machine |
| Vevo LAB 5.6.1 | VisualSonics | Vevo LAB 5.6.1 | Ultrasound Analysis Software |
| Vinyl Heating Pad with cover, 12 x 15" | Sunbeam | 731-500-000R | Heating Pad |
| Wd Elements 2TB Basic Storage | Western Digital Elements | WDBU6Y0020BBK-WESN | Data Storage |
| Reagents and Equipment Used for Immunohistochemistry | |||
| 10% w/v Formalin | Fischer Scientific | SF98-4 | Tissue Fixation Buffer |
| Animal-Free Blocker and Diluent, R.T.U. | Vector Laboratories Inc. | SP5035 | Antibody Blocker |
| Charged Super Frost Plus Glass Slides | VWR | 4831-703 | Tissue Mounting Slides |
| Citrate Buffer | MilliporeSigma | C9999-1000ML | Epitope Retrival Buffer (pTEN) |
| Cytoseal – 60 | Thermo Scientific | 8310-4 | Resin for Slide Sealing |
| Gold Seal Cover Glass | Thermo Scientific | 3322 | Coverslide |
| Harris Modified Hematoxylin | MilliporeSigma | HHS32-1L | Counterstain Buffer |
| Hybridization Incubator (Dual Chamber) | Fischer Scientific | 13-247-30Q | Oven to Melt Parraffin |
| ImmPACT DAB Substrate, Peroxidase (HRP) | Vector Laboratories Inc. | SK-4105 | Signal Development Substrate |
| ImmPRESS HRP Goat Anti-Rabbit IgG Polymer Detection Kit, Peroxidase | Vector Laboratories Inc. | MP-7451 | Secondary IHC Antibody |
| Oster 5712 Digital Food Steamer | Oster | 5712 | Vegetable Steamer for Epitope Retrival |
| rabbit mAB anti-ARID1a | abcam | ab182560 | Primary IHC Antibody (1:1,000) |
| rabbit mAB anti-PTEN | Cell Signaling | 9559 | Primary IHC Antibody (1:100) |
| Scotts Tap Water Substitute | MilliporeSigma | S5134-100ML | "Blueing" Buffer |
| Tissue Path IV Cassette | Fischer Scientific | 22272416 | Tissue Fixation Cassette |
| Trilogy Buffer | Cell Marque | 920P-10 | Epitope Retrival Buffer (ARID1a) |
References
- Ajayi, A. F., Akhigbe, R. E. Staging of the estrous cycle and induction of estrus in experimental rodents: an update. Fertility Research and Practice. 6, 5 (2020).
- Kim, S. W., Kim, Y. Y., Kim, H., Ku, S. Y. Animal models closer to intrauterine adhesive pathology. Annals of Translational Medicine. 8 (18), 1125 (2020).
- Shi, D., Vine, D. F. Animal models of polycystic ovary syndrome: a focused review of rodent models in relationship to clinical phenotypes and cardiometabolic risk. Fertility and Sterility. 98 (1), 185-193 (2012).
- Greco, A., et al. Ultrasound biomicroscopy in small animal research: applications in molecular and preclinical imaging. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2012, 519238 (2012).
- Palsdottir, K., et al. Interobserver agreement of transvaginal ultrasound and magnetic resonance imaging in local staging of cervical cancer. Ultrasound in Obstetrics and Gynecology. 58 (5), 773-779 (2021).
- Gabrielson, K., et al. In vivo imaging with confirmation by histopathology for increased rigor and reproducibility in translational research: A review of examples, options, and resources. ILAR Journal. 59 (1), 80-98 (2018).
- Peterson, R. A., et al. Continuing education course #1: Non-invasive imaging as a problem-solving tool and translational biomarker strategy in toxicologic pathology. Toxicologic Pathology. 39 (1), 267-272 (2011).
- Pfeifer, L. F., Adams, G. P., Pierson, R. A., Singh, J. Ultrasound biomicroscopy: A non-invasive approach for in vivo evaluation of oocytes and small antral follicles in mammals. Reproduction, Fertility and Development. 26 (1), 48-54 (2013).
- Cheung, A. M., et al. Three-dimensional ultrasound biomicroscopy for xenograft growth analysis. Ultrasound in Medicine and Biology. 31 (6), 865-870 (2005).
- Snyder, C. S., et al. Complementarity of ultrasound and fluorescence imaging in an orthotopic mouse model of pancreatic cancer. BMC Cancer. 9, 106 (2009).
- Wu, G., Wang, L., Yu, L., Wang, H., Xuan, J. W. The use of three-dimensional ultrasound micro-imaging to monitor prostate tumor development in a transgenic prostate cancer mouse model. The Tohoku Journal of Experimental Medicine. 207 (3), 181-189 (2005).
- Rinaldi, S. F., et al. Ultrasound-guided intrauterine injection of lipopolysaccharide as a novel model of preterm birth in the mouse. The American Journal of Pathology. 185 (5), 1201-1206 (2015).
- Wang, T., et al. Ultrasonography in experimental reproductive investigations on rats. Journal of Visualized Experiments. 130, e56038 (2017).
- Suryo Rahmanto, Y., et al. Inactivation of Arid1a in the endometrium is associated with endometrioid tumorigenesis through transcriptional reprogramming. Nature Communications. 11, 2717 (2020).
- Pani, F., et al. Pre-existing thyroiditis ameliorates papillary thyroid cancer: Insights from a new mouse model. Endocrinology. 162 (10), bqab144 (2021).
