Met behulp van micro-computertomografie voor de evaluatie van de ontwikkeling van tumoren en follow-up van de respons op de behandeling in een muismodel van longkanker
Summary
We describe a method for the detection of tumor nodule development in the lungs of an adenocarcinoma mouse model using micro-computed tomography and its use for monitoring changes in nodule size over time and in response to treatment. The accuracy of the assessment was confirmed with end-point histological quantification.
Abstract
Lung cancer is the most lethal cancer in the world. Intensive research is ongoing worldwide to identify new therapies for lung cancer. Several mouse models of lung cancer are being used to study the mechanism of cancer development and to experiment with various therapeutic strategies. However, the absence of a real-time technique to identify the development of tumor nodules in mice lungs and to monitor the changes in their size in response to various experimental and therapeutic interventions hampers the ability to obtain an accurate description of the course of the disease and its timely response to treatments. In this study, a method using a micro-computed tomography (CT) scanner for the detection of the development of lung tumors in a mouse model of lung adenocarcinoma is described. Next, we show that monthly follow-up with micro-CT can identify dynamic changes in the lung tumor, such as the appearance of additional nodules, increase in the size of previously detected nodules, and decrease in the size or complete resolution of nodules in response to treatment. Finally, the accuracy of this real-time assessment method was confirmed with end-point histological quantification. This technique paves the way for planning and conducting more complex experiments on lung cancer animal models, and it enables us to better understand the mechanisms of carcinogenesis and the effects of different treatment modalities while saving time and resources.
Introduction
Longkanker is de belangrijkste oorzaak van kankersterfte wereldwijd 1. Onderzoek naar de preventie, vroegtijdige opsporing en behandeling van longkanker is aan de gang in vele onderzoekscentra over de hele wereld 2,3. Verschillende diermodellen voor longkanker zijn ontwikkeld en zij bruikbaar zijn bij het bestuderen van de mechanismen van longcarcinomen en cel van oorsprong, het bepalen van de aanwezigheid van kanker stamcellen bewezen, en voor het onderzoek verschillende nieuwe therapeutische strategieën 4. Eerdere modellen vertrouwden op carcinogeen-geïnduceerde tumor initiatie in gevoelige stammen van muizen 5. De ontwikkeling van knockout en transgene muismodellen waarin longkanker ontstaat als gevolg van specifiek gemanipuleerde genetische lesies aanzienlijk verbeterd ons vermogen om tumorinductie en diverse aspecten nabootsen van humane longkanker 4 regelen. Echter een grote uitdaging in het gebruik van longkanker diermodellen is het ontbreken van een real-time methodenauwkeurig identificeren en controleren het ontstaan en de ontwikkeling van tumoren in de muis longen en latere veranderingen in hun grootte, documenteren zoals hun verdere groei of vermindering van respons op behandeling. Dit heeft gedwongen onderzoekers hun toevlucht nemen tot een aantal tijd, moeite en hulpbronnen verbruiken technieken om de tumoren te identificeren en hun experimentele resultaten te evalueren. De aanwezigheid van inherente variatie tussen muis als reactie op tumorinductie vereist het gebruik van grote aantallen dieren in elke experimentele groep data variabiliteit te verminderen. Het onvermogen om de tumorgroei of de respons op de behandeling in real time bepalen dwong onderzoekers blind inslapen muizen op verschillende tijdstippen in langdurige testprotocollen te garanderen dat de juiste gegevens verzamelt, waardoor de verspilling van de monsters verzameld op tijdstippen die ofwel te vroeg of te laat zijn.
In deze studie, een methode om een dierenverblijf micro-c benuttenomputed tomografie (micro-CT) scanner detecteren en follow-up longtumoren in levende muizen ingebracht. We gebruikten de recent beschreven Sftpc-rtTA en Tre-Fgf9-IRES-EGFP dubbel-transgene (DT) muizen die snel long adenocarcinoom na inductie met doxycycline 6,7 ontwikkelen. Het gebruik van micro-CT kunnen wij (oa) sluit muizen met afwijkende longafwijkingen vóór inleiding, bevestigen ontwikkeling van tumoren in de long na inductie en veranderingen in tumoren nemen in reactie op experimentele behandelingen. Eindpunt euthanasie muizen en histologische evaluatie bevestigde de juistheid van de onmiddellijke evaluatie uitgevoerd met micro-CT. Wij zijn van mening dat deze techniek de weg zal vrijmaken voor het uitvoeren van een betere geplande experimenten met longkanker diermodellen tijdens het opslaan van waardevolle hulpbronnen, het verkorten van observatie tijd en het verhogen van de nauwkeurigheid en het inzicht in de resultaten.
Protocol
Representative Results
Discussion
De micro-CT-gebaseerde werkwijze beschreven voor het real-time identificatie van long afwijkingen en toezicht op de ontwikkeling van tumoren en de respons op de behandeling bij longkanker proefdiermodellen wetenschappers die voert longkanker gerelateerde experimenten meer plannen inschakelen nauwkeurig en efficiënt experimenten tijdens het opslaan van tijd en middelen. We hebben voorheen MRI voor hetzelfde doel 6. De helderheid van de scan en de drempel voor de detectie van longknobbeltjes MRI waren inferieu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door een Grant-in-Aid van JSPS KAKENHI voor AEH (Grant nummer 25461196) en TB (Grant Numbers 23.390.218 en 15H04833) en de National Institutes of Health subsidie HL111190 (DMO). De auteurs willen graag Miyuki Yamamoto erkennen voor haar inspanningen in het helpen met dierlijke genotypering en de voorbereiding van de histologische secties. We zijn dankbaar voor de Collaborative Research Resources, School of Medicine, Keio University voor technische ondersteuning en reagentia.
Materials
| micro-X-ray–computed tomography | Rigaku | R_mCT2 | |
| NanoZoomer RS Digital Pathology System | Hamamatsu | RS C10730 | |
| NDP.view2 Viewing software | Hamamatsu | U12388-01 | http://www.hamamatsu.com/jp/en/U12388-01.html |
| Isoflurane Vaporizer – Funnel-Fill | VETEQUIP | 911103 | |
| Induction chamber, 2 Liter W9.5×D23×H9.5 | VETEQUIP | 941444 | |
| Isoflurane | Mylan | ES2303-01 | |
| AZD 4547 | LC Labratories | A-1088 | |
| Pentobarbital | Kyoritsu | SOM02-YA1312 | |
| G24 cannula | Terumo | SP-FS2419 | |
| Paraformaldehyde | Wako | 163-20145 | |
| Microtome | Leica | RM2265 | |
| Doxycycline | SLC Japan/PMI Nutrition International | 5TP7 | |
| ImageJ software | National Institute of health | http://imagej.nih.gov/ij/ | |
| Puralube vet ointment (Occular lubricant) | Dechra | NDC 17033-211-38 |
References
- Ferlay, J., et al. Cancer incidence and mortality worldwide: sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012. Int. J. Cancer. 136, 359-386 (2015).
- Mak, I. W., Evaniew, N., Ghert, M. Lost in translation: animal models and clinical trials in cancer treatment. Am. J. Transl. Res. 15, 114-118 (2014).
- Chen, Z., Fillmore, C. M., Hammerman, P. S., Kim, C. F., Wong, K. K. Non-small-cell lung cancers: a heterogeneous set of diseases. Nat. Rev. Cancer. 14, 535-546 (2014).
- Kwon, M. C., Berns, A. Mouse models for lung cancer. Mol. Oncol. 7, 165-177 (2013).
- Malkinson, A. M. The genetic basis of susceptibility to lung tumors in mice. Toxicology. 54, 241-271 (1989).
- Yin, Y., Betsuyaku, T., Garbow, J. R., Miao, J., Govindan, R., Ornitz, D. M. Rapid induction of lung adenocarcinoma by fibroblast growth factor 9 signaling through FGF receptor 3. Cancer Res. 73, 5730-5741 (2013).
- Arai, D., et al. Characterization of the cell of origin and propagation potential of the fibroblast growth factor 9-induced mouse model of lung adenocarcinoma. J. Pathol. 235, 593-605 (2015).
- Curtis, S. J., et al. Primary tumor genotype is an important determinant in identification of lung cancer propagating cells. Cell Stem Cell. 7, 127-133 (2010).
- Lau, A. N., et al. Tumor-propagating cells and Yap/Taz activity contribute to lung tumor progression and metastasis. EMBO J. 33, 468-481 (2014).
- Santos, A. M., Jung, J., Aziz, N., Kissil, J. L., Puré, E. Targeting fibroblast activation protein inhibits tumor stromagenesis and growth in mice. J Clin Invest. 119, 3613-3625 (2009).
- Zinn, K. R., et al. Noninvasive Bioluminescence Imaging in Small Animals. ILAR J. 49, 103-115 (2008).
- Yao, R., Lecomte, R., Crawford, E. S. Small-Animal PET: What Is It, and Why Do We Need It. J Nucl Med Technol. 40, 157-165 (2012).
- Haruyama, N., Cho, A., Kulkarni, A. B. Overview: Engineering transgenic constructs and mice. Curr Protoc Cell Biol. , (2009).
