In vivo bioluminescence avbildning av tumör Hypoxi Dynamics i bröstcancer metastaser i hjärnan i en musmodell
Summary
Bioluminescence avbildning av hypoxi inducible factor-1α aktivitet används för att övervaka intrakraniell tumör syrebrist utveckling i bröstcancer metastaser i hjärnan musmodell.
Abstract
Det är väl känt att tumören hypoxi spelar en viktig roll för att främja malign progression och påverkar terapeutiskt svar negativt. Det finns lite kunskap om in situ, in vivo, tumör hypoxi under intrakraniell utvecklingen av elakartade hjärntumörer grund av brist på effektiva metoder för att övervaka det i dessa djupt rotade orthotopic tumörer. Bioluminescence imaging (BLI), baserad på detektion av ljus som avges av levande celler som uttrycker en luciferas gen, har snabbt antagits till cancerforskning, i synnerhet för att utvärdera tumörtillväxt eller tumör förändringar storlek i svar på behandling i prekliniska djurstudier. Dessutom genom att uttrycka en reporter gen under kontroll av en promotor sekvens, kan den specifika genuttryck övervakas icke-invasivt av BLI. Enligt hypoxisk stress signalerar svar medieras huvudsakligen via hypoxi inducerbara factor-1α (HIF-1α) för att driva transkription av olika gener. Därför har vi använt en HIF-1α reporter konstruera, 5HRE-ODD-Luc, stabilt transfekterade i human bröstcancer MDA-MB231 är celler (MDA-MB231/5HRE-ODD-luc). In vitro HIF-1α mareld analys utförs av inkubering av transfekterade cellerna i en hypoxisk kammare (0,1% O 2) för 24 tim innan BLI, medan celler i normoxia (21% O 2) fungera som en kontroll. Betydligt högre photon flux observerades för celler under syrebrist föreslår en ökad HIF-1α bindning till sin promotor (HRE element), jämfört med dem i normoxia. Cellerna injiceras direkt in i musen hjärnan för att skapa en bröstcancer modell metastaser i hjärnan. In vivo mareld avbildning av tumör hypoxi dynamik påbörjas 2 veckor efter implantation och upprepas en gång i veckan. BLI avslöjar allt ljus signaler från hjärnan som tumören fortskrider, vilket indikerar ökad intrakraniell tumör hypoxi. Histologiska och immunhistokemiska studier används för att bekräfta in vivo imaging resultat. Här kommer vi att presentera metoder för in vitro HIF-1α mareld analys, kirurgiska inrättandet av en bröstcancer metastaser i hjärnan på en naken mus och tillämpning av in vivo mareld imaging att övervaka intrakraniell tumör hypoxi.
Protocol
Discussion
Bröstcancer metastaser i hjärnan förekommer hos 30% av patienterna bröstcancer stadium IV. Det är förenat med hög morbiditet och mortalitet och har en medianöverlevnad på 13 månader 6. Det finns ett behov av att ha lämpliga djurmodeller för att efterlikna detta kliniskt förödande sjukdom för att underlätta vår förståelse av intrakraniell initiering och progression samt patofysiologiska profiler. Här har vi utvecklat en orthotopic bröstcancer modell metastaser i hjärnan genom att injicera…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna studie stöds delvis av DOD Bröstcancer IDEA Award W81XWH-08-1-0583 och NIH / NCI CA141348-01A1 (DZ) och FAMRI kliniska forskare Award (DS). Imaging infrastruktur tillhandahålls av sydvästra Small Animal Imaging Research Program som stöds delvis av U24 CA126608 och Simmons Cancer Center (P30 CA142543) och NIH 1S10RR024757-01.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
|---|---|---|---|
| D-luciferin | Gold Biotechnology | L-123 | 120 mg/kg in PBS in a total volume of 80 μl for in vivo study |
| Isoflurane | Baxter International Inc. | 1001936060 | |
| Matrigel | BD Biosciences | 354234 | |
| Hamilton syringe | Hamilton Company | 1701 | |
| 32G Hamilton needle | Hamilton Company | 7803-04 | |
| Hypoxia chamber | Billups-Rothenberg, Inc. | MIC-101 | |
| Bioluminescence imaging system | Caliper Life Sciences | IVIS Spectrum system | |
| G418 | Fisher scientific | SV3006901 |
References
- Harada, H. The combination of hypoxia-response enhancers and an oxygen-dependent proteolytic motif enables real-time imaging of absolute HIF-1 activity in tumor xenografts. Biochem Biophys Res Commun. 360, 791-796 (2007).
- Ou, G. Usefulness of HIF-1 imaging for determining optimal timing of combining bevacizumab and radiotherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 75, 463-467 (2009).
- Zhou, H. Dynamic near-infrared optical imaging of 2-deoxyglucose uptake by intracranial glioma of athymic mice. PLoS One. 4, e8051-e8051 (2009).
- Contero, A., Richer, E., Gondim, A., Mason, R. P. High-throughput quantitative bioluminescence imaging for assessing tumor burden. Methods Mol Biol. 574, 37-45 (2009).
- Zhao, D., Richer, E., Antich, P. P., Mason, R. P. Antivascular effects of combretastatin A4 phosphate in breast cancer xenograft assessed using dynamic bioluminescence imaging and confirmed by MRI. FASEB J. 22, 2245-2451 (2008).
- Chang, E. L., Lo, S. Diagnosis and management of central nervous system metastases from breast cancer. Oncologist. 8, 398-410 (2003).
- Palmieri, D. Vorinostat inhibits brain metastatic colonization in a model of triple-negative breast cancer and induces DNA double-strand breaks. Clin Cancer Res. 15, 6148-6157 (2009).
- Mason, R. P. Multimodality imaging of hypoxia in preclinical settings. Q J Nucl Med Mol Imaging. 54, 259-280 (2010).
- Tatum, J. L. Hypoxia: importance in tumor biology, noninvasive measurement by imaging, and value of its measurement in the management of cancer therapy. Int J Radiat Biol. 82, 699-757 (2006).
- Moeller, B. J. Pleiotropic effects of HIF-1 blockade on tumor radiosensitivity. Cancer Cell. 8, 99-110 (2005).
- Lu, X. In vivo dynamics and distinct functions of hypoxia in primary tumor growth and organotropic metastasis of breast cancer. Cancer Res. 70, 3905-3914 (2010).
- Zhao, D., Chang, C. H., Kim, J. G., Liu, H., Mason, R. P. In vivo Near-Infrared Spectroscopy and Magnetic Resonance Imaging Monitoring of Tumor Response to Combretastatin A-4-Phosphate Correlated With Therapeutic Outcome. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 80, 574-581 (2011).
