Summary

초음파 화상 진찰에 의하여 마우스에 있는 폐 종양 진행의 탐지

Published: February 27, 2020
doi:

Summary

이 프로토콜은 초음파 화상 진찰에 의하여 형성된 종양의 정량화뿐만 아니라 마우스에 있는 KRAS 폐 종양을 유도하기 위하여 취한 단계를 기술합니다. 작은 종양은 B 선으로 초기 시간대에 시각화됩니다. 이후 시점에서 상대 종양 부피 측정은 초음파 소프트웨어의 측정 도구에 의해 달성됩니다.

Abstract

매년 160만 명의 피해자가 있는 폐암은 전 세계적으로 암의 부담에 크게 기여하고 있습니다. 폐암은 폐암 케이스의 ~ 25%를 구성하는 KRAS 종양유전자와 같은 종양 유전자에 있는 유전 변경에 의해 부분적으로 구동됩니다. KRAS 구동 폐암을 치료적으로 표적으로 하는 어려움은 부분적으로 실험실에 있는 질병의 진행을 모방할 수 있는 가난한 모형이 있기에서 유래합니다. 우리는 초음파 화상 진찰을 통해 Cre 유도성 LSL-KRAS G12D 마우스 모형에 있는 1 차적인 KRAS 폐 종양의 상대적인 정량화를 허용하는 방법을 기술합니다. 이 방법은 폐 자렌치의 밝기 (B) 모드 획득에 의존한다. 이 모형에서 처음에 형성되는 종양은 B 선으로 구상되고 취득한 심상에 있는 B 선의 수를 계수해서 정량화될 수 있습니다. 이들은 마우스 폐의 표면에 형성된 상대적인 종양 수를 나타낼 것이다. 형성된 종양이 시간이 지남에 따라 발전함에 따라 폐 실치내의 깊은 갈라짐으로 인식됩니다. 형성된 종양의 둘레가 잘 정의되기 때문에, 상대적인 종양 부피를 계산하는 것은 종양의 길이 및 폭을 측정하고 이를 종양 캘리퍼스 측정에 사용되는 공식에 적용함으로써 달성된다. 초음파 화상 진찰은 마우스에 있는 종양 정량화를 위해 수시로 이용되는 비침범성, 빠르고 사용자 친화적인 기술입니다. 비록 유물은 초음파 심상을 취득할 때 나타날 수 있더라도, 이 화상 진찰 기술은 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 화상 진찰과 같은 그밖 화상 진찰 기술에 비교된 마우스에 있는 종양 정량화를 위해 더 유리하다는 것을 보여주었습니다 생물 발광 이미징 (BLI). 연구원은 마우스의 다른 단 사이 폐 종양 개시 그리고 진행을 비교해서 이 기술을 사용하여 새로운 치료 표적을 조사할 수 있습니다.

Introduction

전 세계적으로 암 관련 사망의 주요 원인으로, 폐암은 주로 실험실에서 질병을 재현 할 수있는 관련 전임상 모델의 부족으로 인해 치료에 불응성 남아있다1. 폐암 케이스의 약 25%는 KRAS 종양유전자2에있는 돌연변이 때문이. KRAS 구동 폐암은 수시로 이 질병에 있는 추가 연구 결과의 중요성을 강조하는 치료에 나쁜 예후 및 낮은 반응과 연관됩니다2.

KRAS 폐암 유발 면역유능한 마우스에서 폐종양 성장에 대한 상대적 평가를 실시간으로 할 수 있는 방법을 최적화하였다. 우리는 KRAS G12D 종양유전자가 Cre lentiviral 벡터3,4에의해 발현될 수 있는 록스 스톱 록스 KRAS G12D(LSL-KRAS G12D) 마우스를 사용합니다. 이들 벡터는 탄산 무수드라아제 2에 의해 구동되며, 바이러스 감염이 폐포 상피세포5에서특이적으로 일어날 수 있도록 한다. 또한, 폐 종양의 개시 및 진행을 가속화하기 위해, 렌티바이러스 구조체는 또한 U6/H1 프로모터로부터 P53 shRNA를 발현한다(본명 렌티바이러스구조는 Ca2Cre-shp53)로 지칭될 것이다 6. 이 방법의 생물학적 관련성은 마우스에서 비 정형 종양의 이종이식과 는 반대로 마우스에서 폐 종양 발달의 자연적인 과정에 있다. 정형외피 법을 이용한 장애물은 마우스를 희생시키지 않고 폐종양 성장을 모니터링하는 것입니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 우리는 이 마우스 모델에서 2차원(2D) 모드에서 폐 종양 진행을 분석할 수 있도록 초음파 영상을 최적화했습니다. 감염 후 7 주에 종양을 시작하면 초음파 이미지에서 B 라인으로 반영되며, 이는 계산 될 수 있지만 폐에 존재하는 정확한 종양 수를 반영하지는 않습니다. B 라인은 폐 실치마7,8의흉막 선에서 발생하는 레이저와 같은 수직 흰색 라인을 특징으로합니다. 큰 종양은 감염의 18 주 후에 구상될 수 있습니다. 이 종양의 상대적인 부피는 초음파에 행해진 2D 측정에 의해 정량화됩니다.

이 방법은 LSL-KRAS G12D 마우스 모델에서 폐 종양 성장에 대한 약리학적 약물의 효과를 조사하는 연구진에게 최적입니다. 또한, 폐 종양 진행은 상이한 유전계를 가진 마우스 들 사이에서 비교될 수 있고, 폐 종양 부피의 발달에 대한 특정 유전자/단백질의 존재 또는 부재의 중요성을 조사한다.

Protocol

동물 연구는 맥길 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)에 따라 수행되었으며 절차는 맥길 대학의 동물 복지위원회에 의해 승인되었다 (동물 사용 프로토콜 # 2009-5754). 1. CA2Cre-shp53 렌티바이러스 티트르의 세대 참고: 다음 프로토콜은 Xia 등6에설명된 프로토콜과 동일하며 사소한 수정이 있습니다. 렌티 바이러스의 준비 (15cm …

Representative Results

렌티바이러스 전염성 역가를 얻어 ~2 x 10 6 TU/mL(도 1), LSL-KRAS G12D 마우스가 적절한 연령(6-8주)에 도달했을 때 Ca2Cre-shp53 렌티바이러스를 경내 주사하였다(도1). 초음파 화상 진찰은 종양의 개시시 감염의 7 주 후에 수행되었습니다(그림 3B). 이미징은 LSL-KRASG12D 마우스 모델에서 발생하는 다양한 유형의 전구체…

Discussion

우리는 초음파에 의한 Cre-유도성 LSL-KRAS G12D 마우스 모델에서 폐 종양 성장을 평가할 수 있는 방법을 입증한다. 이 방법은 폐 종양 성장에 대한 약리학적 억제제의 효과를 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 그것은 또한 다른 유전 배경의 마우스 사이 폐 종양 성장을 비교하기 위하여 이용될 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 특수 한 계산 기술이 필요하지 않지만, 다른 마우스 그룹을 비교하는 데 사…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

렌티바이러스 Ca2Cre-shp53 벡터에 대해 박사 I. Verma에게 감사드립니다. 이 연구는 캐나다 보건연구원(CIHR MOP 137113)에서 AEK에 대한 기금으로 지원되었습니다.

Materials

0.45 μm Acrodisc Syringe Filters Pall Corporation PN 4614
100-mm Cell Cultre Plate CELLSTAR 664 160
6-well Cell Culture Plate CELLSTAR 657 160
Amicon Ultra – 15 Centrifugal Filter Units Merck Millipore Ltd. UFC910024
BD LSR-Fortessa BD Biosciences 649225B 3024
CA2Cre-shp53 lentiviral vector From Dr. I Verma Laboratory
DMEM Multicell 319-005-CL
FBS Multicell 80450
LSL-KRASG12D mouse JAX Mice 8179
MX550S; Centre Transmit: 40 MHz FUJIFILM VisualSonics 51070
OptiMEM gibco 11058-021
Pen/strep Multicell 450-201-EL
pMD2.G Addgene 12259
PsPAX2 Addgene 12260
VEVO-3100 FUJIFILM VisualSonics 51072-50

Referências

  1. Eisenstein, M. Personalized medicine: Special treatment. Nature. 513, 8 (2014).
  2. Karachaliou, N., et al. KRAS mutations in lung cancer. Clinical Lung Cancer. 14 (3), 205-214 (2013).
  3. Jackson, E. L., et al. Analysis of lung tumor initiation and progression using conditional expression of oncogenic K-ras. Genes & Development. 15 (24), 3243-3248 (2001).
  4. DuPage, M., Dooley, A. L., Jacks, T. Conditional mouse lung cancer models using adenoviral or lentiviral delivery of Cre recombinase. Nature Protocol. 4 (7), 1064-1072 (2009).
  5. Chen, J., Lecuona, E., Briva, A., Welch, L. C., Sznajder, J. I. Carbonic anhydrase II and alveolar fluid reabsorption during hypercapnia. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 38 (1), 32-37 (2008).
  6. Xia, Y., et al. Reduced cell proliferation by IKK2 depletion in a mouse lung-cancer model. Nature Cell Biology. 17 (4), 532 (2015).
  7. Demi, L., et al. Determination of a potential quantitative measure of the state of the lung using lung ultrasound spectroscopy. Scientific Reports. 7, 12746 (2017).
  8. Mohanty, K., et al. Characterization of the Lung Parenchyma Using Ultrasound Multiple Scattering. Ultrasound in Medicine and Biology. 43, 993-1003 (2017).
  9. Vandivort, T. C., An, D., Parks, W. C. An Improved Method for Rapid Intubation of the Trachea in Mice. Journal of Visualized Experiments. (108), e53771 (2016).
  10. Saraogi, A. Lung ultrasound: Present and future. Lung India. 32 (3), 250-257 (2015).
  11. Gargani, L., Volpicelli, G. How I do it: lung ultrasound. Cardiovascular Ultrasound. 12, 25 (2014).
  12. Soldati, G., et al. On the Physical Basis of Pulmonary Sonographic Interstitial Syndrome. Journal of Ultrasound in Medicine. 35 (10), 2975 (2016).
  13. Raes, F., et al. High-Resolution Ultrasound and Photoacoustic Imaging of Orthotopic Lung Cancer in Mice: New Perspectives for Onco-Pharmacology. PLoS One. 11 (4), 15 (2016).
  14. Lakshman, M., Needles, A. Screening and quantification of the tumor microenvironment with micro-ultrasound and photoacoustic imaging. Nature Methods. 12 (4), 372 (2015).
  15. Chichra, A., Makaryus, M., Chaudhri, P., Narasimhan, M. Ultrasound for the Pulmonary Consultant. Clinical Medicine Insights: Circulatory Respiratory and Pulmonary Medicine. 10, 9 (2016).

Play Video

Citar este artigo
Ghaddar, N., Wang, S., Michaud, V., Kazimierczak, U., Ah-son, N., Koromilas, A. E. Detection of Lung Tumor Progression in Mice by Ultrasound Imaging. J. Vis. Exp. (156), e60565, doi:10.3791/60565 (2020).

View Video