Icke-invasiv ultraljudsbedömning av endometriecancerprogression i Pax8-riktad deletion av tumörsuppressorerna Arid1a och Pten hos möss
Summary
Detta protokoll beskriver en metod för att övervaka utvecklingen av morfologiska förändringar över tid i livmodern i en inducerbar musmodell av endometriecancer med hjälp av ultraljudsavbildning med korrelation till grova och histologiska förändringar.
Abstract
Livmodercancer kan studeras hos möss på grund av enkel hantering och genetisk manipulation i dessa modeller. Dessa studier är emellertid ofta begränsade till att bedöma patologi efter slakt hos djur som avlivas vid flera tidpunkter i olika kohorter, vilket ökar antalet möss som behövs för en studie. Bildande möss i longitudinella studier kan spåra sjukdomsprogressionen hos enskilda djur, vilket minskar antalet möss som behövs. Framsteg inom ultraljudsteknik har möjliggjort detektering av förändringar på mikrometernivå i vävnader. Ultraljud har använts för att studera follikelmognad i äggstockar och xenografttillväxt men har inte tillämpats på morfologiska förändringar i livmodern hos möss. Detta protokoll undersöker sammanställningen av patologi med de vivo-avbildningsjämförelser i en inducerad endometriecancermusmodell. De egenskaper som observerades av ultraljud överensstämde med graden av förändring som ses av grov patologi och histologi. Ultraljud visade sig vara mycket prediktivt för den observerade patologin, vilket stöder införlivandet av ultraljud i longitudinella studier av livmodersjukdomar som cancer hos möss.
Introduction
Möss är fortfarande en av de viktigaste djurmodellerna för reproduktionsstörningar 1,2,3. Det finns flera genetiskt modifierade eller inducerade gnagarmodeller av äggstocks- och livmodercancer. Dessa studier förlitar sig vanligtvis på flera kohorter som avlivas vid olika tidpunkter för att fånga longitudinella trender i morfologiska och patologiska förändringar. Detta förhindrar möjligheten att förvärva kontinuerliga data om cancerutveckling i en enskild mus. Dessutom, utan att känna till det individuella mussjukdomsprogressionstillståndet, baseras interventionsstudier på förutbestämda tidpunkter och genomsnittliga fynd från tidigare kohorter snarare än individuella tröskelvärden för detektion av progression i ett specifikt djur 4,5. Därför behövs avbildningsmetoder som möjliggör longitudinell bedömning i levande djur för att underlätta prekliniska modeller för testning av nya läkemedel eller föreningar och påskynda förståelsen av patobiologi samtidigt som noggrannheten och reproducerbarheten ökar6.
Ultraljud (US) är en tilltalande metod för longitudinell övervakning av mus livmodercancer progression eftersom det är relativt enkelt och billigt jämfört med andra avbildningsmetoder, är lätt att utföra och kan ha anmärkningsvärd upplösning 6,7. Denna icke-invasiva modalitet kan fånga funktioner till mikronskalan hos vakna möss eller med möss under kort sedering med hjälp av en 5-10 minuters undersökning. Ultraljudsmikroskopi har validerats som en metod för att mäta musäggstocksfollikelutveckling 8 och tillväxten av implanterad eller inducerad neoplasi 9,10,11. Högfrekvent US har också använts för perkutana intrauterina injektioner12 och observera råtta livmoderförändring under estrus cykeln13. Högfrekvent US kan användas med möss som hålls på specialiserade stationära plattformar med hjälp av ett skensystem för att hålla givaren / sonden för att fånga högupplösta bilder med standardiserad position och tryck; Denna utrustning är dock inte tillgänglig på alla institutioner. Handhållna givarskanningsmetoder kan användas med mindre dedikerad utrustning och användas för både klinisk diagnostik och forskningsapplikationer på möss.
Frågan kvarstår om amerikansk avbildning med handhållna, högfrekventa sonder kan användas för att övervaka utvecklingen av livmodercancer under flera veckor. I likhet med tarmarna är gnagarens livmoder en tunnväggig, smal struktur som är mycket mobil i buken och gränsar till flera vävnadsdjup, vilket gör avbildning mer utmanande än med relativt orörliga organ som njurarna. Denna studie syftade till att fastställa korrelationen mellan vävnader observerade med ultraljud och histopatologi, definiera landmärken för att lokalisera livmodern hos mössen och bestämma genomförbarheten av den longitudinella bedömningen av endometriecancer. Denna studie presenterar data som visar en kvalitativ överensstämmelse mellan utseendet på livmoder avbildad av USA och histopatologi, samt seriell avbildning av möss under flera veckor. Dessa resultat indikerar att handhållen USA kan användas för att övervaka utvecklingen av endometriecancer hos möss, vilket skapar en möjlighet att samla in individuella longitudinella musdata för att studera livmodercancer utan behov av dedikerad utrustning.
Protocol
Representative Results
Discussion
Detta protokoll undersöker användbarheten av ultraljud för att bedöma livmodermorfologiska förändringar i progressionen av adenokarcinom i livmodern hos möss. I denna studie, genom att följa induktionen av endometriecancer hos möss i längdriktningen, visade sig de anatomiska detaljerna detekterade med ultraljud vara indikatorer på grov och histologisk patologi. Detta öppnar dörren för användning av longitudinella studier med mindre antal möss som övervakas med ultraljud vid flera tidpunkter för att föl…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi är tacksamma för finansiering från NCI Ovarian Cancer SPORE Program P50CA228991, postdoktoralt utbildningsprogram 5T32OD011089 och Richard W. TeLinde Endowment, Johns Hopkins University. Projektet finansierades också delvis av subventioner för löpande utgifter till privata institutioner för högre utbildning från 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) |
Referências
- 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).
