Ein syngenes orthotopes Osteosarkom Sprague Dawley Rattenmodell mit Amputation zur Kontrolle der Metastasenrate
Summary
Hier wird eine syngene orthotope Implantation gefolgt von einem Amputationsverfahren des Osteosarkoms mit spontaner Lungenmetastasierung beschrieben, das zur präklinischen Untersuchung der Metastasenbiologie und entwicklung neuartiger Therapeutika eingesetzt werden kann.
Abstract
Der jüngste Fortschritt in der Behandlung des Osteosarkoms (OS) erfolgte in den 1980er Jahren, als gezeigt wurde, dass die Multi-Agent-Chemotherapie das Gesamtüberleben im Vergleich zur Operation allein verbessert. Um dieses Problem anzugehen, besteht das Ziel der Studie darin, ein weniger bekanntes Modell des Os bei Ratten mit einem umfassenden histologischen, bildgebenden, biologischen, Implantations- und Amputationschirurgieansatz zu verfeinern, der das Überleben verlängert. Wir verwendeten ein immunkompetentes, ausgezüchtetes Sprague-Dawley (SD), syngenes Rattenmodell mit implantierter UMR106 OS-Zelllinie (ausgehend von einer SD-Ratte) mit orthotopen Tibiatumorimplantaten in 3 Wochen alte männliche und weibliche Ratten, um das pädiatrische OS zu modellieren. Wir fanden heraus, dass Ratten reproduzierbare primäre und metastasierende Lungentumoren entwickeln und dass Amputationen der Gliedmaßen 3 Wochen nach der Implantation die Inzidenz von Lungenmetastasen signifikant reduzieren und unerwartete Todesfälle verhindern. Histologisch gesehen waren die primären und metastasierenden OS bei Ratten dem menschlichen OS sehr ähnlich.Unter Verwendung immunhistochemischer Methoden zeigt die Studie, dass Ratten-OS mit Makrophagen und T-Zellen infiltriert werden. Eine Proteinexpressionsuntersuchung von OS-Zellen zeigt, dass diese Tumoren Kinasen der ErbB-Familie exprimieren. Da diese Kinasen auch in den meisten menschlichen Betriebssystemen stark exprimiert werden, könnte dieses Rattenmodell verwendet werden, um ErbB-Signalweginhibitoren für die Therapie zu testen.
Introduction
Das Osteosarkom (OS) ist der häufigste primäre Knochentumor bei Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen. Der jüngste Fortschritt in der Behandlung von OS trat in den 1980er Jahren auf, als gezeigt wurde, dass die Multi-Agent-Chemotherapie das Gesamtüberleben im Vergleich zur Operation allein verbessert1. OS entwickelt sich während des schnellen Knochenwachstums, typischerweise in langen röhrenförmigen Knochen wie Femur, Tibia und Humerus. Sie zeichnen sich durch ein osteolytisches, osteoblastisches oder gemischtes Aussehen mit bemerkenswerter periostaler Reaktionaus 2. Chemotherapie und chirurgische Resektion können das Ergebnis für Patienten mit einem 5-Jahres-Überleben für 65% der Patienten verbessern2,3. Leider haben hochgradige OS-Patienten mit metastasierender Erkrankung ein Überleben von 20%. OS dringt regional ein und metastasiert hauptsächlich in die Lunge oder andere Knochen und ist häufiger bei Männern. Das dringendste Bedürfnis für diese jungen Patienten ist eine neuartige Therapie, die die Lebensfähigkeit von Fernmetastasen verhindert und beseitigt.
OS präklinische Modelle wurdenüberprüft 4,5,6,7 und es wurden nur wenige verfügbare immunkompetente Modelle unter Amputation des orthotopen OS entwickelt. Im Jahr 2000 wurde ein wichtiges Modell unter Verwendung von BALB/c-Mäusen mit orthotopem syngenem OS und Amputation entwickelt8. Im Vergleich zu diesem Mausmodell basiert das Rattenmodell auf genetisch gezüchteten und 10-mal größeren Tieren, was zu einigen Vorteilen führt. Das Rattenmodell UMR106 wurde aus einem 32P induzierten OS in einer Sprague Dawley (SD) Ratte entwickelt, das in eine Zelllinie9abgeleitet wurde. Im Jahr 2001 wurde die orthotope Implantation von UMR106-01 erstmals in implantierten Tibien von athymischen Mäusen mit schneller, konsistenter Primärtumorentwicklung und radiologischen, histologischen Merkmalen beschrieben, die mit dem Os beim Menschen gemeinsam sind. Lungenmetastasen entwickelten sich und waren abhängig von der orthotopischen Platzierung von UMR106 in der Knochenmikroumgebung10. Im Jahr 2009 etablierten Yu et al.11 ein reproduzierbares orthotopes Femur-OS-Rattenmodell unter Verwendung von UMR106-Zellen bei größeren männlichen SD-Ratten. Die erfolgreichen Tumorimplantationen und die Lungenmetastasierungsrate bei Ratten ohne Amputation ähnelten den hier vorgestellten Daten. In dieser Studie wurde eine zusätzliche Amputation des Modells mit jungen Ratten durchgeführt, was darauf hindeutet, dass der Zeitpunkt der Primärtumorentfernung für die Modellierung des OS entscheidend ist, insbesondere im Zusammenhang mit der metastatischen Progression. Mit dieser Verfeinerung verbessern Amputation und In-vivo-Bildgebung dieses Modell für präklinische Studien zur Bewertung neuartiger Medikamente für OS.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ratten mit OS-Tibiaimplantaten entwickeln messbare Tumore bis 3 Wochen nach der Implantation. Wenn Gliedmaßen mit Tumoren 3 Wochen nach der Implantation amputiert werden, ist die Inzidenz von Lungenmetastasen signifikant reduziert. Betriebssysteme sind sowohl osteolytisch als auch osteoblastisch. Ratten ohne Amputation entwickeln Lungenmetastasen, die multiple und variabel groß sind, beobachtet durch Radiographie oder bei Nekropsie bis 7 Wochen nach der Implantation. EGFR, ErbB2 und ErbB4 werden in Ratten UMR106 OS exp…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
NIH-Finanzierung durch das National Cancer Institute, Zuschuss # CA228582. Shun Ishiyama erhält derzeit einen Zuschuss von Toray Medical Co., Ltd.
Materials
| AKT | Cell Signaling TECHNOLOGY | 4685S | |
| absorbable suture | Ethicon | J214H | |
| β-actin | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-47778 | |
| β2-AR antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-569 | replaced by β2-AR (E-3): sc-271322 |
| Bis–Tris gels | Thermo Fisher | NP0321PK2 | |
| Buprenorphine SR Lab | ZooPharm | IZ-70000-201908 | |
| CD3 antibody | Dako | #A0452 | |
| CD68 antibody | eBioscience | #14-0688-82 | |
| Chemiluminescent substrate | cytiva | RPN2232 | |
| CL-Xposure film | Thermo Fisher | 34089 | |
| Complete Anesthesia System | EVETEQUIP | 922120 | |
| diaminobenzidine | VECTOR LABORATORIES | SK-4100 | |
| Doxorubicin | Actavis | NDC 45963-733-60 | |
| EGFR antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-03 | replaced by EGFR (A-10): sc-373746 |
| ERBB2 antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-284 | replaced by Neu (3B5): sc-33684 |
| ERBB4 antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-283 | replaced by ErbB4 (C-7): sc-8050 |
| ERK antibody | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-514302 | |
| eye lubricant | PHARMADERM | NDC 0462-0211-38 | |
| Hamilton syringe (100 µL) | Hamilton | Model 1710 SN SYR | |
| horseradish peroxidase-linked secondary antibody | cytiva | NA934 | |
| HRP polymer detection kit | VECTOR LABORATORIES | MP-7401 | |
| HRP polymer detection kit | VECTOR LABORATORIES | MP-7402 | |
| isoflurane | BUTLER SCHEIN | NDC 11695-6776-2 | |
| isoflurane vaporizer | EVETEQUIP | 911103 | |
| UMR-106 cell | ATCC | CRL-1661 | |
| X-ray | Faxitron | UltraFocus | |
| X-ray processor | Hope X-Ray Peoducts Inc | MicroMax X-ray Processor | Hope Processors are not available in USA anymore |
| wound clips | BECTON DICKINSON | 427631 |
Referências
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