Modellering Kolit-associerad cancer med Azoxymethane (AOM) och dextransulfat Natrium (DSS)
Summary
Vi visar ett protokoll där administrering av genotoxiska agens azoxymethane (AOM) följt av tre cykler av pro-inflammatoriska medlet dextransulfat natrium (DSS) snabbt och konsekvent genererar kolontumörer i möss med morfologiska och molekylära likheter med de som ses i mänsklig kolit -associerad cancer.
Abstract
Individer med inflammatorisk tarmsjukdom (IBD), såsom Crohns sjukdom (CD) eller ulcerös kolit (UC) är en ökad risk att utveckla kolorektal cancer (CRC) över friska individer. Denna risk är proportionell mot längd och graden av sjukdom, med en kumulativ incidens så hög som 30% hos personer med långvariga UC med omfattande kolon engagemang. 1 Kolon dysplasi i IBD och kolit associerad cancer (CAC) tros utvecklas som en följd av upprepade cykler av epitelial cellskada och reparation medan dessa celler badade i en kronisk inflammatorisk cytokin miljö. 2 Medan spontana och kolit-associerade cancerformer delar egenskapen att vara adenokarcinom, är sekvensen av underliggande molekylära händelser tros vara annorlunda. 3 Detta distinktion hävdar behovet av särskilda djurmodeller av cert.
Flera musmodeller finns för närvarande för att studera CAC. Dextransulfat Sodium (DSS), en agent med direkta toxiska effekter på kolon epitel kan administreras i dricksvatten till möss i flera cykler för att skapa ett kroniskt inflammatoriskt tillstånd. Med tillräcklig tid kommer en del av dessa möss utvecklar tumörer. 4 tumör utveckling påskyndas i denna modell om det administreras i en pro-cancerframkallande inställning. Dessa inkluderar möss med genetiska mutationer i tumorigenes vägar (APC, p53, Msh2), liksom möss som förbehandlats med genotoxiska medel (azoxymethane [AOM], 1,2-dimetylhydrazin [DMH]). 5
Kombinationen av DSS med AOM som en modell för kolit associerad cancer har vunnit popularitet för sin reproducerbarhet, styrka, lågt pris och användarvänlighet. Även om de har en gemensam mekanism, har AOM befunnits vara mer potent och stabil i lösning än DMH. Medan tumörutveckling i andra modeller kräver i allmänhet flera månader, möss som injicerats med AOM och därefter behandlas med DSS utveckla lämpliga tumörer is lite som 7-10 veckor. 6, 7 Slutligen, AOM och DSS kan administreras till möss av varje genetisk bakgrund (knock out, transgena, osv) utan korsning till en specifik tumörframkallande stam. Här visar vi ett protokoll för inflammation driven kolon tumorigenes i möss med användning av en enda injektion av AOM följt av tre sju dagars cykler av DSS under en 10 veckors period. Denna modell inducerar tumörer med histologiska och molekylära förändringar som nära påminner förekommer i human Cert och ger en mycket värdefull modell för studier av onkogenes och chemoprevention i denna sjukdom. 8
Protocol
Discussion
Behandling av möss med AOM och DSS snabbt och effektivt modeller humant kolit-förbunden cancer. Hypoteser om ärftliga faktorer som bidrar till kolit-associerade cancerformer kan enkelt studeras med genetiskt manipulerade möss. 13, 16 Alternativt kan effekten av farmakologiska mål i kolit-förbunden cancer studeras genom användning vildtypsmöss.
Även denna modell värderas högt av dem som är intresserade att studera kolon tumörutveckling vid fastställandet av inflammati…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete har finansierats delvis av DK089016 och L30 RR030244 (MAC), CA153036 (AS), och P30-DK52574 (till Washington University matsmältningssjukdomar Research Core). AIT var en Howard Hughes Medical Institute Medical Research Training Fellow.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| C57BL/6J Mice | Jackson Laboratory | 000664 | |
| Azoxymethane (AOM) | Sigma Aldrich | A5486-100MG | Stock solution: dilute to 10 mg/ml in distilled water to be kept at -20 °C as 0.5 – 1 ml aliquots.
Working solution: dilute stock to 1 mg/ml in isotonic (0.9%) saline |
| Dextran Sulfate Sodium (DSS) | TdB Consultancy | DB001 | MW 40 kDa (36-50 kDa preparations from other sources are acceptable; The same lot should be used for a single experiment)6 |
| Coloview miniendoscopic system | Karl Storz | Multiple | See Becker et al. for detailed explanation of equipment and setup.11 |
| TPP Rapid FILTERMAX 500 ml Bottle-Filter, 0.22 μm PES | Midwest Scientific | TP99500 | Any standard tissue culture filter is acceptable |
| Ethyl Alcohol 200 Proof ASC/USP | Pharmaco-AAPER (or other) | 11ACS200 | Dilute to 70% in distilled water |
| Isoflurane, USP | Butler Animal Health Supply | 4029405 | Place mouse in glass jar with gauze or a small cloth soaked in anesthetic |
| 18G Straight Gavage Needle | Braintree Scientific | N-008 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma Aldrich | P5493 | Dilute to 1X (0.01 M) in distilled water |
| Cold Tray (Tissue Tek II Cold Plate) | Fisher Scientific | NC9491941 | Store at -20 °C |
| ImageJ Software | NIH (free download) | http://rsbweb.nih.gov/ij/ | |
| Formaldehyde (37%) | Fisher Scientific | F79-500 | Dilute to 10% in PBS |
| BD Bacto Agar | Fisher Scientific | DF0140-01-0 | Use hotplate to create 2% solution in distilled water |
| Miltex Eye Dressing Forceps | MedPlus Inc. | 18-780 | |
| Miltex Eye Scissors | MedPlus Inc. | 18-1430 | Curved points prevent damage to colon during opening. |
| Alcian Blue 8GX (powder) | Sigma Aldrich | A5268 | Add 1 g powder to 100 ml 3% acetic acid (3 ml glacial acetic acid + 97 ml distilled water) |
| 1 mL Tuberculin syringe with attached 26 G x 3/8 in intradermal bevel needle | BD | 305946 | For injection of AOM |
Referências
- Ekbom, A. Ulcerative colitis and colorectal cancer. A population-based study. N. Engl. J. Med. 323, 1228-1233 (1990).
- Terzic, J. Inflammation and colon cancer. Gastroenterology. 138, 2101-2114 (2010).
- Ullman, T. A., Itzkowitz, S. H. Intestinal inflammation and cancer. Gastroenterology. 140, 1807-1816 (2011).
- Okayasu, I. Dysplasia and carcinoma development in a repeated dextran sulfate sodium-induced colitis model. J. Gastroenterol. Hepatol. 17, 1078-1083 (2002).
- Kanneganti, M., Mino-Kenudson, M., Mizoguchi, E. Animal models of colitis-associated carcinogenesis. J. Biomed. Biotechnol. 342637, (2011).
- Neufert, C., Becker, C., Neurath, M. F. An inducible mouse model of colon carcinogenesis for the analysis of sporadic and inflammation-driven tumor progression. Nat. Protoc. 2, 1998-2004 (2007).
- Tanaka, T. A novel inflammation-related mouse colon carcinogenesis model induced by azoxymethane and dextran sodium sulfate. Cancer Sci. 94, 965-973 (2003).
- De Robertis, M. The AOM/DSS murine model for the study of colon carcinogenesis: From pathways to diagnosis and therapy studies. J. Carcinog. 10, 9 (2011).
- Wirtz, S. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nat. Protoc. 2, 541-546 (2007).
- Cooper, H. S. Clinicopathologic study of dextran sulfate sodium experimental murine colitis. Lab Invest. 69, 238-249 (1993).
- Becker, C., Fantini, M. C., Neurath, M. F. High resolution colonoscopy in live mice. Nat. Protoc. 1, 2900-2904 (2006).
- Becker, C., Fantini, M. C., Wirtz, S., Nikolaev, A., Kiesslich, R., Lehr, H. A., Galle, P. R., Neurath, M. F. In vivo imaging of colitis and colon cancer development in mice using high resolution chromoendoscopy. Gut. 54, 950-954 (2005).
- Shaker, A. Epimorphin deletion protects mice from inflammation-induced colon carcinogenesis and alters stem cell niche myofibroblast secretion. J. Clin. Invest. 120, 2081-2093 (2010).
- Boivin, G. P. Pathology of mouse models of intestinal cancer: consensus report and recommendations. Gastroenterology. 124, 762-777 (2003).
- Cooper, H. S. Dysplasia and cancer in the dextran sulfate sodium mouse colitis model. Relevance to colitis-associated neoplasia in the human: a study of histopathology, B-catenin and p53 expression and the role of inflammation. Carcinogenesis. 21, 757-768 (2000).
- Yoshida, Y. The forkhead box M1 transcription factor contributes to the development and growth of mouse colorectal cancer. Gastroenterology. 132, 1420-1431 (2007).
- Suzuki, R. Strain differences in the susceptibility to azoxymethane and dextran sodium sulfate-induced colon carcinogenesis in mice. Carcinogenesis. 27, 162-169 (2006).
- Mahler, M. Differential susceptibility of inbred mouse strains to dextran sulfate sodium-induced colitis. Am. J. Physiol. 274, 544-551 (1998).
- Nambiar, P. R. Preliminary analysis of azoxymethane induced colon tumors in inbred mice commonly used as transgenic/knockout progenitors. Int. J. Oncol. 22, 145-150 (2003).
- Tanaka, T. Colorectal carcinogenesis: Review of human and experimental animal studies. J Carcinog. 8, (2009).
- Ciorba, M. A. Induction of IDO-1 by immunostimulatory DNA limits severity of experimental colitis. J. Immunol. 184, 3907-3916 (2010).
- Kerr, T. A. Dextran sodium sulfate inhibition of real-time polymerase chain reaction amplification: A poly-A purification solution. Inflamm. Bowel Dis. 18, 344-348 (2012).
- Tang, Y. is required for resection-induced changes in apoptosis, proliferation, and members of the extrinsic cell death pathways. Gastroenterology. 126, 220-230 (2004).
